[發明專利]一種TCO/TiW透明導電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201610855569.5
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN106282925B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 沈鴻烈;吳斯泰;沈小亮;李玉芳;倪志春;魏青竹
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;蘇州騰暉光伏技術有限公司
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務所(普通合伙) 11470
• 代理人: 劉俊玲

本發明公開了一種TCO/TiW透明導電薄膜及其制備方法，利用超薄TiW合金薄膜層作為擴散阻擋層改善TCO薄膜(如摻銦氧化錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(AZO)或摻氟氧化錫(FTO)等三種薄膜)與p?Si等襯底的接觸性能；并且通過TiW合金薄膜層的引入作為金屬層，與TCO薄膜形成TCO/TiW雙層薄膜，使薄膜的電學性能得到明顯改善；TCO/TiW透明導電薄膜在顯示器、太陽電池等半導體器件中具有巨大應用前景。一種TCO/TiW透明導電薄膜的制備方法，包括：在襯底的表面上沉積TiW合金，形成TiW合金薄膜層/襯底結構；再在所述TiW合金薄膜層的表面上沉積TCO透明導電氧化物，形成TCO薄膜層/TiW合金薄膜層/襯底結構。

技術領域

本發明涉及透明導電氧化物（TCO）薄膜領域，尤其涉及一種TCO/TiW透明導電薄膜及其制備方法。

背景技術

透明導電氧化物(以下簡稱TCO)是一種n型半導體，TCO薄膜的載流子濃度約10²¹cm^-3，并具有較高的遷移率（約為15-45cm²V^-1s^-1），導電率可達10⁴?^-1?cm^-1。TCO薄膜同時具有較大的禁帶寬度3.5-4.3eV，其在可見光波段的透過率大于80%。TCO薄膜因為具備優良的光電性能而在太陽電池、氣敏元件、顯示器等領域有廣泛應用。TCO薄膜具有多種制備方法，其中利用磁控濺射法制備出的TCO薄膜致密均勻、平整附著性好，而被認為是目前最具商業發展前途的TCO薄膜制備方法。TCO薄膜應用于顯示器和太陽電池等領域時，需要與半導體Si接觸。采用磁控濺射法制備TCO薄膜需要通過襯底加熱或后續熱處理以改善TCO薄膜的光電性能。然而襯底加溫或是后續熱處理都對TCO薄膜與Si的接觸產生一定破壞。造成這種現象的原因和TCO薄膜與Si在界面處形成的中間氧化層有很大關系。

為了使TCO薄膜在顯示器和太陽電池等半導體器件中得到更好的應用，需要其與Si的接觸為具有較小接觸電阻的歐姆接觸。同時保證TCO薄膜的良好性能及其與p-Si的接觸性能和透光性能，需要解決中間氧化層產生的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種TCO/TiW透明導電薄膜及其制備方法，利用超薄TiW合金薄膜層作為擴散阻擋層改善TCO薄膜(如摻銦氧化錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(AZO)或摻氟氧化錫(FTO)等三種薄膜)與p-Si等襯底的接觸性能；并且通過TiW合金薄膜層的引入作為金屬層，與TCO薄膜形成TCO/TiW雙層薄膜，使薄膜的電學性能得到明顯改善；TCO/TiW透明導電薄膜在顯示器、太陽電池等半導體器件中具有巨大應用前景。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種TCO/TiW透明導電薄膜的制備方法，包括：在襯底的表面上沉積TiW合金，形成TiW合金薄膜層/襯底結構；再在所述TiW合金薄膜層的表面上沉積透明導電氧化物，形成TCO薄膜層/TiW合金薄膜層/襯底結構。

優選地，依次包括如下步驟：

S1、采用射頻磁控濺射法在襯底的表面上沉積TiW合金；

S2、對所述TiW合金薄膜層/襯底結構進行退火；

S3、采用射頻磁控濺射法在退火后的TiW合金薄膜層的表面上沉積透明導電氧化物；

S4、對所述TCO薄膜層/TiW合金薄膜層/襯底結構進行退火。

更優選地，步驟S1中，射頻磁控濺射所用的工作氣體為氬氣，氬氣流量為15-25sccm，純度不小于99.999%，腔室本底真空為5.0×10^-4-7.0×10^-4Pa。