[發(fā)明專利]一種提高鋁摻雜氧化鋅導(dǎo)電玻璃熱穩(wěn)定性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911338638.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN110981215B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宇鋒;費(fèi)子琪;黃煌;穆瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C17/34
• 分類號(hào): C03C17/34;C23C16/40;C23C16/56
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森;曾權(quán)

一種提高鋁摻雜氧化鋅導(dǎo)電玻璃熱穩(wěn)定性的方法，涉及透明導(dǎo)電材料。將AZO導(dǎo)電玻璃依次通過(guò)酒精、丙酮和去離子水超聲清洗，清洗后與鋅粉共同放置于剛玉舟內(nèi)，將剛玉舟放入化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，抽真空后，在惰性氣氛下吹掃至少三次，再次抽真空到1～10mbar范圍；化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)以5～20℃/min速率升溫，當(dāng)AZO導(dǎo)電玻璃溫度達(dá)到500～700℃內(nèi)的某一設(shè)定溫度后，向系統(tǒng)內(nèi)通入混合氣體進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)完成后，停止通入混合氣體，自然降溫，即在AZO導(dǎo)電玻璃上沉積均勻連續(xù)厚度的氧化鋅層，獲得ZnO/AZO導(dǎo)電玻璃；在惰性氣氛中退火可進(jìn)一步提高鋁摻雜氧化鋅導(dǎo)電玻璃的透光率。操作工藝簡(jiǎn)單、成本低、可批量生長(zhǎng)、無(wú)污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電材料，尤其是涉及一種提高鋁摻雜氧化鋅導(dǎo)電玻璃熱穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)

氧化鋅(ZnO)作為第三代半導(dǎo)體材料，具有帶隙寬、介電常數(shù)高、激子結(jié)合能高(60meV)、熱穩(wěn)定性高、透明度高、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，有望成為優(yōu)良的透明導(dǎo)電薄膜材料(Kuang-Yang K；Yu-En H；Chien-Hsun C；et al.Dependence of lattice strainrelaxation,absorbance,and sheet resistance on thickness in textured ZnO@Btransparent conductive oxide for thin-film solar cell applications[J].Beilstein Journal of Nanotechnology,2016,7:75-80.)，在顯示器、薄膜太陽(yáng)能電池、傳感器等方面都具有巨大的應(yīng)用前景(Kang,Jihye；Jo,GaeHun；Ji,Jae-Hoon；Koh,Jung-Hyuk,et al.Improved electrical properties of laser annealed In and Ga co-doped ZnO thin films for transparent conducting oxide applications[J].Ceramics international,2019,18:23934-23940)。鋁摻雜氧化鋅薄膜(AZO)由于其透光率高、導(dǎo)電性好，且無(wú)毒性、材料易得、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)正在逐步替代銦錫氧化物薄膜(ITO)。然而，AZO薄膜的優(yōu)良光電性能受到環(huán)境因素(如濕度、溫度等)影響較大，使其應(yīng)用受到了較大的限制。例如，無(wú)法應(yīng)用于某些需要通過(guò)高溫退火工藝提高吸收層材料性能的光伏器件。因此，改善AZO薄膜的熱穩(wěn)定性對(duì)于提高器件性能、擴(kuò)大應(yīng)用范圍具有重要的意義。

目前，Hoa T.Daoa,et al(Hoa T.Daoa；Hisao Makino.Improving electricalconductivity and its thermal stability of Al-doped ZnO polycrystalline filmsusing ultrathin Al film as a passivation layer[J].Solar Energy Materials andSolar Cells,2019,110159)為了提高AZO的熱穩(wěn)定性，在AZO薄膜層上濺射一層超薄的Al金屬層。雖然，這種方法可以使得AZO薄膜在N₂氛圍退火中(T≤600℃)維持較好的導(dǎo)電性和較高的可見光透過(guò)率，但是當(dāng)暴露于500℃含氧氛圍時(shí)，其導(dǎo)電性依然嚴(yán)重下降。中國(guó)專利CN104979037B采用銀合金層替代純銀金屬層，可以抑制金屬層薄膜因受熱導(dǎo)致凝聚效應(yīng)和銀原子向半導(dǎo)體層的擴(kuò)散，增強(qiáng)傳統(tǒng)半導(dǎo)體-金屬-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電薄膜的熱穩(wěn)定性，但是需要精確控制生長(zhǎng)各層的厚度，對(duì)相應(yīng)的生長(zhǎng)和測(cè)試設(shè)備的靈敏度、環(huán)境條件要求較高，且耐受溫度不超過(guò)300℃。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供基于化學(xué)氣相法，可使AZO薄膜不論在惰性氣體還是在空氣中進(jìn)行高溫退火都可以維持良好的光電性能，且方法簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)毒、沉積速率快、無(wú)需添加催化劑的一種提高鋁摻雜氧化鋅導(dǎo)電玻璃熱穩(wěn)定性的方法。

本發(fā)明包括以下步驟：