[發(fā)明專利]一種提高ZnO/Ag/ZnO透明導電膜光電性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610133598.0
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105624625B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 李興鰲;張巧霞;趙楊華;賈振宏;張杰;秦正飛;楚亮
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/14;C23C14/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王月霞

一種提高ZnO/Ag/ZnO透明導電膜光電性能的方法，在制備ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜過程中，當磁控濺射中間層金屬Ag層時，在濺射氣體氬氣中通入的適量的氧氣作為反應氣體，所述氧氣與氬氣的體積比為1:100~3:100；利用氧氣對Ag納米顆粒生長過程中的誘導作用，使得生長在底層ZnO薄膜上的Ag納米顆粒變得井然有序，有效的改善了Ag層的形貌。實現提高ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜透光性和導電性的目的。本發(fā)明采用室溫下磁控濺射方法制備ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜具有較好的透光性、導電性和穩(wěn)定性，可以有效的取代ITO用做有機發(fā)光二極管或太陽能電池透明電極。

技術領域

本發(fā)明屬于薄膜材料及薄膜光電性能領域,具體涉及一種提高薄膜透光性能和導電性能的方法。

背景技術

透明導電氧化物既是金屬氧化物，又是半導體材料，不僅具有高的導電性，同時在可見光范圍內具有較高的透光性，可被廣泛應用于有機電致發(fā)光、有機光伏、液晶顯示和場效應晶體管等光電器件領域。當今，氧化銦錫(ITO)是在光電子器件領域應用較為廣泛的透明導電氧化物。但是ITO制備工藝較為復雜，制作成本較高，而且有毒。與ITO相比，ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜不僅價格低廉、無毒環(huán)保，而且是在室溫下制備，無需加熱，簡化了制備工藝。這些特點使得ZnO/Ag/ZnO透明導電膜逐漸成為國內外材料領域研究的熱點。目前，通過不同方法制備的ZnO/Ag/ZnO透明導電膜主要是通過優(yōu)化中間Ag層的厚度來提高其透光性和導電性。雖然優(yōu)化Ag層厚度可以改善Ag層連續(xù)性，但是通過研究Ag納米顆粒的生長機理然發(fā)現，連續(xù)的Ag層仍然是由團聚在一起的島狀膜逐漸聚集在一起形成。這樣的生長機理限制了多層膜性能的改善。所以通過優(yōu)化Ag膜厚度所制備的ZnO/Ag/ZnO透明導電膜所具備的透光性和導電性仍然有待進一步提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在克服現有技術的缺陷，提供一種提高ZnO/Ag/ZnO透明導電膜光電性能的方法，通過在濺射中間Ag層時，在濺射氣體氬氣中充入適量的氧氣作為反應氣體，有效地改善了Ag層的形貌，實現提高ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜的光電性能。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種提高ZnO/Ag/ZnO透明導電膜光電性能的方法，ZnO/Ag/ZnO透明導電膜采用室溫磁控濺射的方法制備得到，中間Ag層是采用直流磁控濺射的方法制備，在濺射中間Ag層時，在濺射氣體氬氣中通入氧氣作為反應氣體。

所述氧氣與氬氣的體積比為1:100~3:100。優(yōu)選為1:100~2:100，進一步優(yōu)選為2:100。

所述氬氣的純度不低于99.0%，所述氧氣的純度不低于99.0%。優(yōu)選為氬氣的純度99.99%，氧氣的純度為99.99%。

底層和頂層的ZnO薄膜是采用射頻磁控濺射方法制備的。

所述的ZnO/Ag/ZnO透明導電膜按如下順序制備：首先在基底上濺射底層ZnO，接著在底層ZnO上沉積Ag，最后在Ag層上沉積相同厚度的頂層ZnO。

本發(fā)明主要是利用氧氣對Ag納米顆粒生長過程的誘導作用。由于底層的ZnO是一種多缺陷的材料，通入的氧氣會改善ZnO的缺陷，從而對生長在ZnO上的Ag產生一種誘導作用，有效地改善了生長在底層ZnO薄膜上的Ag層的形貌，使得Ag納米顆粒變得井然有序，克服Ag納米顆粒生長過程中雜亂無章、不連續(xù)的缺點。

本發(fā)明是在ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜結構中，當濺射中間Ag層時，在濺射氣體氬氣中通入適量的氧氣作為反應氣體，并且通過流量計控制氧氣與氬氣的流量比例。通入的氧氣有效地改善了Ag納米顆粒的生長過程，降低Ag層對光的吸收，而且降低了多層膜的表面電阻，實現提高ZnO/Ag/ZnO透明導電膜的透光性和導電性目的。所述的ZnO/Ag/ZnO透明導電多層膜結構，所有的膜都是在室溫下采用磁控濺射方法制備，其中底層和底層的ZnO是采用射頻磁控濺射方法制備，中間Ag層是采用直流磁控濺射方法制備。