專利名稱：在pet柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電薄膜，其具有透明和導(dǎo)電雙重功能，在平板顯示器、薄膜太陽能電池、薄膜晶體管(TFT)、氣敏元件、抗靜電涂層以及半導(dǎo)體/絕緣體/半導(dǎo)體(SIS)異質(zhì)結(jié)、現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)和巡航導(dǎo)彈的窗口等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有技術(shù)中，透明導(dǎo)電薄膜是在硬質(zhì)襯底(玻璃和陶瓷)上制備的，但這些襯底材質(zhì)脆、不易形變，限制了透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體工藝水平的發(fā)展，以柔性聚合物為襯底，制備各種薄膜半導(dǎo)體器件已成為現(xiàn)實(shí)。與硬質(zhì)材料相比，在有機(jī)襯底上沉積的透明導(dǎo)電薄膜，不僅具有硬質(zhì)襯底透明導(dǎo)電薄膜的光電性能，而且具有重量輕、可折疊、不易破碎、便于運(yùn)輸、設(shè)備投資少等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子器件向小型化和輕便化方向發(fā)展，柔性襯底的透明導(dǎo)電薄膜有望成為硬質(zhì)襯底透明導(dǎo)電薄膜的更新?lián)Q代產(chǎn)品，因此其研究備受關(guān)注。但柔性襯底存在致命弱點(diǎn)是，一不耐高溫，二對(duì)氧氣、 水蒸氣的阻隔性能差，三其與薄膜的黏附性不好。一、二不利于導(dǎo)電薄膜的成核與長大，三會(huì)導(dǎo)致薄膜的電阻率提高。而在制備諸如二氧化錫(Sn02)基薄膜、αη203)基薄膜及摻鋁氧化鋅(AZO)基薄膜等，它們的最佳成膜溫度都在300 °(甚至大于300 °C，這樣的高溫下， 不利于制備具有優(yōu)良光電性能的透明導(dǎo)電膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，它既可以解決現(xiàn)有技術(shù)中柔性襯底不耐高溫致命弱點(diǎn)，又可以解決阻隔性、黏附性差的問題，制備出具有優(yōu)良光電性能的透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，使用高真空磁控濺射儀，用室溫循環(huán)水對(duì)其冷卻降溫，用高純氬氣作為濺射氣體，其特征在于包括如下步驟
a)取PET柔性襯底，置于50 70° C的丙酮溶液中，超聲清洗15 25min ；
b)將上述PET柔性襯底，用高純?nèi)ルx子水反復(fù)沖洗、烘干，放入濺射室；
c)安裝TZO陶瓷靶材，其成分為Ti02=ZnO = 1. 6 2. 6 :97. 4 98. 4 ；
d)調(diào)整靶基距為50 60mm；濺射功率為50 65W ；濺射壓強(qiáng)在4 6Pa ；流量25 35SCCM ；
e)開機(jī)濺射4 6min，在PET柔性襯底上形成一柔性TZO薄膜的同質(zhì)緩沖層；停機(jī)4 6min ；
f)再開機(jī)濺射16 2%iin，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。優(yōu)選的，在所述步驟a)中，PET柔性襯底在60 0C的丙酮溶液中，超聲清洗20min ； 再將經(jīng)丙酮溶液超聲清洗過的PET柔性襯底，再置于無水乙醇浸泡各20min。
優(yōu)選的，在所述步驟c)中，TZO陶瓷靶材的成分為Ti02 =ZnO = 2. 1 :97. 9。優(yōu)選的，在所述步驟d)中，靶基距為52mm。優(yōu)選的，在所述步驟d)中，濺射壓強(qiáng)在5Pa。優(yōu)選的，在所述步驟d)中，，濺射功率為60W。優(yōu)選的，在所述步驟d)中，流量為30SCCM。優(yōu)選的，在所述步驟e)中，開機(jī)濺射5min，停機(jī)5min。優(yōu)選的，在所述步驟f)中，再開機(jī)濺射20min，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是一因摻鈦氧化鋅(TZO)的最佳成膜溫度很低，只有100 °(左右，不會(huì)破壞PET柔性襯底的特性，故有利于導(dǎo)電薄膜的成核與長大； 又因在沉積柔性(TZO)透明導(dǎo)電薄膜開始時(shí)，先在襯底上沉積一同質(zhì)緩沖層，使其阻隔性提高，所以更有利于導(dǎo)電薄膜的成核與長大；三因襯底經(jīng)丙酮溶液超聲清洗、無水乙醇浸泡、 去離子沖洗，解決了其黏附性差的問題。所以，由此方法制備出的透明導(dǎo)電薄膜，其電阻率低即具優(yōu)良的導(dǎo)電性能，又具良好的透過性。經(jīng)過XRD測試分析所有樣品均沒有改變氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)，為具有C周擇優(yōu)取向的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的多晶薄膜。所有樣品都具有很高的可見光透過率，透過率都大于90%。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述
其中，PET柔性襯底的材料為聚乙烯對(duì)二苯二甲酯(Polyet hykene terep ht halate , PET)，
二氧化鈦與氧化鋅的純度均為99. 99%。實(shí)施例一
在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，使用高真空磁控濺射儀，用室溫循環(huán)水對(duì)其冷卻降溫，用高純氬氣作為濺射氣體，包括如下步驟a)取PET柔性襯底， 置于60 0C的丙酮溶液中，超聲清洗20min ；再將經(jīng)丙酮溶液超聲清洗過的PET柔性襯底， 再置于無水乙醇浸泡各20min ；b)將上述PET柔性襯底，用高純?nèi)ルx子水反復(fù)沖洗、烘干，放入濺射室；c)安裝TZO陶瓷靶材，其成分為Τ 02 =ZnO = 2. 1 :97. 9 ；d)調(diào)整靶基距為52mm ； 濺射功率為60W ；濺射壓強(qiáng)在5Pa ；流量30SCCM ；e)開機(jī)濺射5min，在PET柔性襯底上形成一柔性TZO薄膜的同質(zhì)緩沖層；停機(jī)5min ；f)再開機(jī)濺射20min，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)施例二
在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，使用高真空磁控濺射儀，用室溫循環(huán)水對(duì)其冷卻降溫，用高純氬氣作為濺射氣體，包括如下步驟a)取PET柔性襯底， 置于50 0C的丙酮溶液中，超聲清洗25min ；再將經(jīng)丙酮溶液超聲清洗過的PET柔性襯底， 再置于無水乙醇浸泡各25min ；b)將上述PET柔性襯底，用高純?nèi)ルx子水反復(fù)沖洗、烘干，放入濺射室；c)安裝TZO陶瓷靶材，其成分為Ti02 =ZnO = 1. 6 :98. 4 ；d)調(diào)整靶基距為50mm ； 濺射功率為50W ；濺射壓強(qiáng)在41 ；流量25SCCM ；e)開機(jī)濺射％iin，在PET柔性襯底上形成一柔性TZO薄膜的同質(zhì)緩沖層；停機(jī)^iin ；f)再開機(jī)濺射2%iin，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)施例三
在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，使用高真空磁控濺射儀，用室溫循環(huán)水對(duì)其冷卻降溫，用高純氬氣作為濺射氣體，包括如下步驟a)取PET柔性襯底， 置于65° C的丙酮溶液中，超聲清洗15min ；再將經(jīng)丙酮溶液超聲清洗過的PET柔性襯底，再置于無水乙醇浸泡各15min ；b)將上述PET柔性襯底，用高純?nèi)ルx子水反復(fù)沖洗、烘干，放入濺射室；c)安裝TZO陶瓷靶材，其成分為Τ 02 =ZnO = 2. 6 :97. 4 ；d)調(diào)整靶基距為60mm ；濺射功率為65W ；濺射壓強(qiáng)在61 ；流量35SCCM ；e)開機(jī)濺射6min，在PET柔性襯底上形成一柔性TZO薄膜的同質(zhì)緩沖層；停機(jī)6min ；f)再開機(jī)濺射16min，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，使用高真空磁控濺射儀， 用室溫循環(huán)水對(duì)其冷卻降溫，用高純氬氣作為濺射氣體，其特征在于包括如下步驟a)取PET柔性襯底，置于50 70° C的丙酮溶液中，超聲清洗15 25min ；b)將上述PET柔性襯底，用高純?nèi)ルx子水反復(fù)沖洗、烘干，放入濺射室；c)安裝TZO陶瓷靶材，其成分為Ti02=ZnO = 1. 6 2. 6 :97. 4 98. 4 ；d)調(diào)整靶基距為50 60mm；濺射功率為50 65W ；濺射壓強(qiáng)在4 61 ；流量25 35SCCM ；e)開機(jī)濺射4 6min，在PET柔性襯底上形成一柔性TZO薄膜的同質(zhì)緩沖層；停機(jī)4 6min ；f)再開機(jī)濺射16 2%iin，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟a)中，PET柔性襯底在60 0C的丙酮溶液中，超聲清洗20min ；再將經(jīng)丙酮溶液超聲清洗過的PET柔性襯底，再置于無水乙醇浸泡各20min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟c)中，TZO陶瓷靶材的成分為Ti02 =ZnO = 2. 1 :97. 9 ；其中Ti02和 ZnO的純度均為99. 99%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟d)中，靶基距為52mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟d)中，濺射壓強(qiáng)在5Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟d)中，，濺射功率為60W。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟d)中，流量為30SCCM。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟e)中，開機(jī)濺射時(shí)間為5min，停機(jī)時(shí)間為5min。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于在所述步驟f)中，再開機(jī)濺射的時(shí)間為20min ；即可在PET柔性襯底上制取了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。
全文摘要
在PET柔性襯底上制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜的方法，步驟a)清洗PET柔性襯底；b)將襯底沖洗、烘干，裝入濺射室；c)裝靶；d)靶基距為52mm；濺射功率為60W；濺射壓強(qiáng)為5Pa；流量為30SCCM；e)濺射5min，停5min；f)濺射20min，在PET柔性襯底上形成了摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是摻鈦氧化鋅的最佳成膜溫度很低(100oC左右)，而且先在襯底上沉積一同質(zhì)緩沖層，提高了襯底的阻隔性，故有利于導(dǎo)電薄膜的成核與長大；襯底經(jīng)丙酮溶液超聲清洗、無水乙醇浸泡、去離子沖洗，提高其黏附性。故由此方法制備出的透明導(dǎo)電薄膜，其電阻率低，既具優(yōu)良的導(dǎo)電性能，又具良好的透光性。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102352484SQ20111026894
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者劉漢法 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)