[發(fā)明專利]一種高透光ZAO導(dǎo)電薄膜的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810773755.3
• 申請日: 2018-07-15
• 公開（公告）號: CN108950501A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王秀宇;傅惠;朱宣同;李亨;夏夢真
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/58
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

本發(fā)明公開了一種ZAO透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，采用自制的外加Al₂O₃質(zhì)量百分比含量為2％的ZAO靶材。再使用射頻磁控濺射在玻璃襯底上制備ZAO薄膜，以氬氣為濺射氣體，本體真空度為2～4×10^?4Pa，濺射壓強0.4～0.9pa，濺射功率為80～120W，濺射時間為45～60min，基片溫度為80～120℃，ZAO薄膜沉積后，在200～400℃下退火2～3h。本發(fā)明解決了ZAO薄膜光電性能不易同時滿足的問題，制備出表面光滑結(jié)晶良好的ZAO薄膜，在可見光范圍內(nèi)(400～760nm)，其平均透光率在80％以上，且ZAO薄膜導(dǎo)電性高，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于透明導(dǎo)電薄膜的，特別涉及一種磁控濺射法制備光電性能良好的摻鋁氧化鋅(ZAO)薄膜的方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)電透明氧化物薄膜在各種光電器件中應(yīng)用廣泛。較之目前廣泛應(yīng)用的透明ITO導(dǎo)電薄膜，ZnO薄膜的資源豐富，價格便宜，有著更為廣闊的應(yīng)用前景。研究表明，ZnO薄膜可用于各種光電器件，如LED、激光二極管、光電探測器、場發(fā)射顯示器、傳感器和集成非線性光學(xué)器件等。ZnO薄膜的一個重要應(yīng)用就是用于平面顯示器件，要求其表面平滑，具有良好的透光性和高導(dǎo)電性，但是通常所制備ZnO薄膜的光電性能不易同時滿足。

本發(fā)明采用自制的鋁(Al)摻雜氧化鋅(ZnO)靶材，使用射頻磁控濺射在玻璃襯底上制備ZAO薄膜。在這里，通過對ZnO透明光電材料進行摻Al，在保持其高透光性的同時，以提高其導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是克服現(xiàn)有技術(shù)的光電性能不易同時滿足的缺點，采用自制的ZAO靶材在玻璃基片上用射頻磁控濺射的方法制備ZAO薄膜，使其在保持高透光性的同時，也提高其導(dǎo)電性。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

ZAO靶材及其透明導(dǎo)電薄膜的制備方法如下：

(1)ZAO靶材制備

采用ZnO和Al₂O₃為原料，在ZnO的基礎(chǔ)上，外加質(zhì)量百分比含量為2％的Al₂O₃，按照常規(guī)制備工藝進行制備：配比稱料→球磨混料→加粘合劑造粒→干壓成型→冷等靜壓→坯體燒結(jié)→機械打磨；

(2)采用射頻磁控濺射法制備ZAO透明導(dǎo)電薄膜

在射頻磁控濺射設(shè)備中，采用步驟(1)制備的ZAO靶材作為陰極濺射靶材，放入磁控濺射腔體；以玻璃為襯底基片，使用無水乙醇，利用超聲波清洗襯底25分鐘，并使用紅外干燥設(shè)備進行干燥處理后放入磁控濺射腔體，靶材與基片的距離為40mm；將本體真空度抽至2～4×10^-4Pa，緩慢充入氬氣作為濺射氣體。具體參數(shù)為：濺射過程中氬氣的壓強為0.4～0.9pa，濺射功率為80～120W，濺射時間為45～60min，加熱基片至80～120℃；

ZAO薄膜沉積后，在200～400℃下退火2～3h。

所述步驟(1)原料的純度均大于99％。

所述步驟(2)的氬氣純度在99％以上。

本發(fā)明采用自制的ZAO靶材在玻璃基片上用射頻磁控濺射的方法制備ZAO薄膜。此方法制備出的薄膜表面光滑，結(jié)晶好，ZAO薄膜在可見光范圍內(nèi)(400～760nm)，其平均透光率在80％以上，且ZAO薄膜導(dǎo)電性高。可以滿足大部分電子器件的要求，應(yīng)用于平面顯示器件時有較大的優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中射頻磁控濺射法制備的ZAO薄膜實施例1的表面形貌圖；

圖2是本發(fā)明中射頻磁控濺射法制備的ZAO薄膜實施例1的XRD和透光譜圖。