[發明專利]一種ZnO透明導電薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201711173710.4
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107881470A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 朱秋華
• 申請（專利權）人: 朱秋華
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/18
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司11659
• 代理人: 徐鵬飛

技術領域

本發明實施例涉及半導體薄膜制備領域，尤其涉及一種ZnO透明導電薄膜及其制備方法。

背景技術

透明導電薄膜材料越來越廣泛地應用于平板顯示，太陽能電池等行業，為了提高透明導電薄膜材料的導電能力，往往需要對透明導電薄膜進行摻雜處理。

現有技術中，透明導電薄膜主要通過把金屬元素摻雜到氧化物中得到，得到的薄膜的厚度一般在150～250nm范圍，甚至更厚，這樣的厚度對于某些光電子器件來說是很厚的，但是這個厚度對于摻雜型的透明導電薄膜來說已經是極限，進一步減小薄膜厚度其電阻率會急劇增加。

因此，本發明提出了一種具有三明治結構的薄膜及其制備方法，經測試發現，本發明制備的薄膜在薄膜厚度很小的情況下，仍具有較低的電阻率，解決了透明導電薄膜隨厚度減少電阻率升高的問題。

發明內容

本發明提供一種一種ZnO透明導電薄膜及其制備方法，以實現在薄膜厚度很小的情況下，薄膜仍具有較低的電阻率的問題。

本發明實施例提出在石英襯底上制備ZnO/Au/ZnO薄膜，通過在兩層ZnO薄膜之間摻入一層Au元素，制備出了具的薄膜在厚度很小的情況下仍具有較低的電阻率。

第一方面，本發明實施例提供了ZnO透明導電薄膜，包括：

襯底；

第一類型外延層，位于所述襯底上；

鍍Au結構層，位于所述第一類型外延層上遠離所述襯底的一側；

第二類型外延層，位于所述鍍Au結構層上遠離所述鍍Au結構層的一側。

所述襯底為石英材料；所述第一類型外延層和所述第二類型外延層為ZnO。

所述第一類型外延層的厚度為20-50nm；

所述鍍Au結構層的厚度為6nm；

所述第二類型外延層的厚度為15-50nm。

所述薄膜采用激光分子束外延鍍膜系統制備。

第二方面，本發明實施例還提供了一種ZnO透明導電薄膜的制備方法，該方法包括：

提供一種襯底；

在所述襯底上生長第一類型外延層；

位于所述第一類型外延層上遠離所述襯底的一側生長鍍Au結構層；

在所述鍍Au結構層上遠離所述鍍Au結構層的一側，生長第二類型外延層。

所述襯底材料為石英；所述第一類型外延層和所述第二類型外延層為ZnO。

其特征在于，制備所得到的各膜層的厚度為：

所述第一類型外延層的厚度為20-50nm；

所述鍍Au結構層的厚度為6nm；

所述第二類型外延層的厚度為15-50nm。

所述的ZnO基透明導電薄膜采用激光分子束外延法制備。

制備過程包括如下步驟：

清洗襯底，并使用氮氣吹干；

將所述襯底置于激光分子束外延鍍膜系統的反應室內合適位置處，關閉所述反應室閥門，將設備抽真空至2×10^-4Pa；

對所述襯底進行加熱至500～600℃，在射頻離化氧氣氛中生長第一類型外延層加熱時升溫速率為每分鐘3～6℃；

將所述襯底溫度調至300--～350℃，在射頻離化氧氣氛中生長鍍Au結構層，所述射頻離化氧氣氛分壓為5×10^-4Pa；

將所述襯底進行加熱至500～600℃，在射頻離化氧氣氛中生長第二類型外延層加熱時升溫速率為每分鐘3～6℃，，所述射頻離化氧氣氛分壓為2×10^-4Pa；將制備所得的薄膜置于700℃下的惰性氣體環境中退火1小時。

制備所述第一類外延層和所述第二類外延層選用的靶材是純度為99.999％的ZnO材料；制備所述鍍Au結構層的靶材選用的是為99.999％的Au。

本發明實施例通過在石英襯底上制備出了具有三明治結構的ZnO/Au/ZnO薄膜，通過在兩層ZnO薄膜之間摻入一層鍍Au結構層，Au元素的存在提高了ZnO薄膜的導電能力，可以保證ZnO薄膜在較低厚度的情況下，仍具有較高的導電性能，解決了ZnO薄膜在厚度很小的情況下電阻率較高的問題。

附圖說明

圖1是本發明實施例一中的ZnO薄膜的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。

實施例一