[發明專利]具有(400)晶面擇優的銦錫氧化物在透明薄膜熱電偶上的應用

有效

• 申請號: 201910314709.1
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109881153B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 丁萬昱;劉浩;陳衛超
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

本發明涉及一種具有(400)晶面擇優的銦錫氧化物在透明薄膜熱電偶上的應用，屬于薄膜熱電偶技術領域。利用直流脈沖磁控濺射的方法將具有(400)晶面擇優的體心立方鐵錳礦相多晶銦錫氧化物制成透明薄膜熱電偶的一極，所述直流脈沖磁控濺射的占空比為10?40％。本發明通過控制直流脈沖磁控濺射所得銦錫氧化物薄膜的擇優取向，使銦錫氧化物透明薄膜熱電偶具有較高的塞貝克系數。

技術領域

本發明涉及一種具有(400)晶面擇優的銦錫氧化物在透明薄膜熱電偶上的應用，屬于薄膜熱電偶技術領域。

背景技術

薄膜熱電偶具有制備成本低、靈敏度高、響應時間短等優點。目前，薄膜熱電偶主要由金屬類材料構成，如：Pt、Ni₉₀Cr₁₀、Ni₉₅Si₅等，上述金屬類薄膜熱電偶在可見光范圍內均是不透明的，而在某些特殊領域，要求薄膜熱電偶在可見光范圍內是透明的，如：太空望遠鏡的鏡片表面、航天器的玻璃表面、太陽能電池板的表面等。銦錫氧化物薄膜材料是一類重要的透明導電材料，在光電轉換領域有重要的應用，如：太陽能電池透明電極、平板顯示器透明電極、光電傳感器透明電極等。近年來，將透明導電銦錫氧化物薄膜材料利用在透明薄膜熱電偶領域的研究，越來越引起人們的關注。透明銦錫氧化物薄膜材料在作為透明薄膜熱電偶應用時，其塞貝克系數越大，透明薄膜熱電偶測溫越準；塞貝克系數越穩定，透明薄膜熱電偶服役壽命越長。然而，普通銦錫氧化物薄膜具有無擇優多晶體心立方鐵錳礦相結構，在空氣中進行測溫時，由于無擇優多晶體心立方鐵錳礦相銦錫氧化物薄膜會與空氣中的氧氣發生反應，導致銦錫氧化物薄膜的電學性質會發生不可逆變化，進而導致薄膜熱電偶具有較低的塞貝克系數，最終導致薄膜熱電偶測溫精度降低。

目前，為克服銦錫氧化物透明薄膜熱電偶在測溫過程中塞貝克系數不穩定的問題，需要在銦錫氧化物薄膜透明薄膜熱電偶表面制備一層致密的防氧化涂層，如：SiO₂、Al₂O₃、SiN_x、AlN_x等，但這些方法均存在一些不足之處，如：防氧化涂層內較大的應力會破壞銦錫氧化物薄膜材料；防氧化涂層內較大的應力會在變溫服役過程中導致防氧化涂層破碎、脫落，進而導致防氧化失效；在制備防氧化涂層的過程中需向外界排放含有Cl、F、CO_x、NH_x、NO_x等有害氣體的尾氣，造成環境污染；制備的銦錫氧化物透明薄膜熱電偶存在成本高、耗時長、效率低等問題。

發明內容

本發明利用直流脈沖磁控濺射的方法制備體心立方鐵錳礦相多晶銦錫氧化物透明薄膜熱電偶，通過調節銦錫氧化物薄膜的擇優取向，使銦錫氧化物透明薄膜熱電偶具有較高的塞貝克系數，解決了上述問題。

本發明提供了一種具有(400)晶面擇優的銦錫氧化物在透明薄膜熱電偶上的應用，利用直流脈沖磁控濺射的方法將具有(400)晶面擇優的體心立方鐵錳礦相多晶銦錫氧化物制成透明薄膜熱電偶的一極，所述直流脈沖磁控濺射的占空比為10-40％。

本發明所述占空比的定義為：靶材表面在進行直流脈沖磁控濺射時，一個脈沖周期為T，其中：正電壓時間為t₁，負電壓時間為t₂，t₁+t₂＝T，占空比為

本發明優選為所述透明薄膜熱電偶中銦錫氧化物的厚度≥300nm。

本發明優選為所述銦錫氧化物的純度為99.99％，其中：三氧化二銦的質量百分比為90wt.％，二氧化錫的質量百分比為10wt.％。

本發明優選為所述直流脈沖磁控濺射的溫度為自然室溫。

本發明優選為所述直流脈沖磁控濺射的工作氣體為氬，氬的純度為99.99％。

本發明有益效果為：