[發明專利]一種P型紅外透明導電氧化物薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201510546952.8
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105063565B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 楊磊;朱嘉琦;郭帥;代兵;楊振懷;舒國陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及紅外透明導電氧化物薄膜的制備方法，尤其涉及一種P型紅外透明導電氧化物薄膜的制備方法。

背景技術

紅外探測系統在探測紅外信號時，常會受到其他電磁波干擾使得被測物體紅外信號與背景信號間的對比度產生誤差，導致敏感的熱釋電紅外線傳感器反生誤報。為了減少干擾電磁波信號對敏感傳感器的影響，需要紅外窗口具有屏蔽干擾電磁波的膜層。傳統透明導電氧化物薄膜(TCO)多以n型半導體氧化物為主，具有較高的載流子濃度(>10¹⁹/cm³)和較小的有效電子質量，因此等離子波長很難延伸至中紅外波段。一般的p型半導體氧化物(如CuAlO₂、NiO等)雖然具有一定的導電性，但是在紅外波段的透過率卻較低，不能滿足高紅外透過率的需求。雖然傳統的導電氧化物膜層(ITO等透明導電材料)能夠屏蔽電磁波，但只能在近紅外波段具備高的透過性，在中紅外和遠紅外波段呈現高反射性，無法將目標紅外信號透過紅外窗口，因此無法應用于紅外探測器的窗口膜層。

本發明提出一種利用紅外透明高介電質材料Y₂O₃摻雜銅元素的制膜方法以提供一種既中、遠紅外透明且屏蔽干擾電磁波的薄膜。

發明內容

本發明為解決現有的被動式紅外探測系統中紅外透明導電薄膜不能同時兼顧屏蔽干擾電磁波信號和保持中、遠紅外波段高透過性的問題，而提出一種P型紅外透明導電氧化物薄膜的制備方法。

一種P型紅外透明導電氧化物薄膜的制備方法，按以下步驟進行：

一、焊接：將一塊尺寸為10mm×10mm，厚度為1mm的Cu片，利用壓力電阻焊焊于直徑為49mm的金屬釔靶材上，形成一個組合靶材；

其中壓力電阻焊的工藝參數為：壓力為5kg～8kg，電流為150A～176A，電壓為75V～100V；Cu片位于距釔靶中心徑向距離為10mm～12mm處；

二、清洗：將步驟一中得到的組合靶材依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W～600W的條件下各清洗15min～30min，得到潔凈的組合靶材；將ZnS襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W～600W的條件下各清洗15min～30min，得到潔凈的襯底材料；

三、鍍膜前準備工作：首先將潔凈的組合靶材安裝至磁控濺射靶靶套上，并將潔凈的ZnS襯底置于高真空磁控濺射鍍膜系統內的加熱臺上的中心位置，然后啟動真空系統將真空倉內抽成真空，使得真空度為1.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa，接著啟動加熱裝置，加熱襯底溫度至200℃～700℃；

四、在氧氣氛中濺射鍍膜：首先調節所述潔凈的組合靶材的濺射功率在60W～200W之間，氬氣氣體流量調節為50sccm～150sccm，進行反濺和啟輝操作后，通入氧氣，氧氣氣體流量調節在2sccm～10sccm之間，將真空倉內氣體壓強降至0.8Pa～1.2Pa，并預濺射5min～10min，預濺射結束后，保持組合靶材濺射功率在60W～200W之間，開始向ZnS襯底表面鍍膜，鍍膜時間為1h～2h；

五、關機：關閉所有氣閥及高真空磁控濺射系統操縱開關，關閉電源并將真空倉內溫度降至25℃～70℃之間，得到膜厚為80nm～320nm的摻Cu的Y₂O₃薄膜。

本發明包括以下有益效果：

1、本發明通過在ZnS光學窗口表面鍍制具有中、遠紅外透明和屏蔽干擾電磁波的P型導電均質氧化物薄膜，有效避免紅外線傳感器反生誤報，提高了紅外探測系統內熱釋電紅外線傳感器的敏感性和準確性；

2、與現有的技術相比，用本發明在ZnS紅外窗口上制備的銅摻雜氧化釔薄膜具有大約-10dB電磁屏蔽效率，且在紅外波段透過率>70％，解決了紅外透明導電薄膜不能同時兼顧屏蔽干擾電磁波信號和保持中、遠紅外波段高透過性的問題。

附圖說明

圖1為實驗一制備的摻Cu的Y₂O₃薄膜的傅里葉紅外透過光譜；

圖中實線為實驗一制備的摻Cu的Y₂O₃薄膜的紅外透過率與波長的關系曲線，虛線為ZnS襯底的紅外透過率與波長的關系曲線。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。