一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，在制备ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜过程中，当磁控溅射中间层金属Ag层时，在溅射气体氩气中通入的适量的氧气作为反应气体，所述氧气与氩气的体积比为1:100~3:100；利用氧气对Ag纳米颗粒生长过程中的诱导作用，使得生长在底层ZnO薄膜上的Ag纳米颗粒变得井然有序，有效的改善了Ag层的形貌。实现提高ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜透光性和导电性的目的。本发明专利技术采用室温下磁控溅射方法制备ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜具有较好的透光性、导电性和稳定性，可以有效的取代ITO用做有机发光二极管或太阳能电池透明电极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于薄膜材料及薄膜光电性能领域,具体涉及一种提高薄膜透光性能和导电性能的方法。
技术介绍
透明导电氧化物既是金属氧化物，又是半导体材料，不仅具有高的导电性，同时在可见光范围内具有较高的透光性，可被广泛应用于有机电致发光、有机光伏、液晶显示和场效应晶体管等光电器件领域。当今，氧化铟锡(ITO)是在光电子器件领域应用较为广泛的透明导电氧化物。但是ITO制备工艺较为复杂，制作成本较高，而且有毒。与ITO相比，ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜不仅价格低廉、无毒环保，而且是在室温下制备，无需加热，简化了制备工艺。这些特点使得ZnO/Ag/ZnO透明导电膜逐渐成为国内外材料领域研究的热点。目前，通过不同方法制备的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜主要是通过优化中间Ag层的厚度来提高其透光性和导电性。虽然优化Ag层厚度可以改善Ag层连续性，但是通过研究Ag纳米颗粒的生长机理然发现，连续的Ag层仍然是由团聚在一起的岛状膜逐渐聚集在一起形成。这样的生长机理限制了多层膜性能的改善。所以通过优化Ag膜厚度所制备的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜所具备的透光性和导电性仍然有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，提供一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，通过在溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中充入适量的氧气作为反应气体，有效地改善了Ag层的形貌，实现提高ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜的光电性能。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，ZnO/Ag/ZnO透明导电膜采用室温磁控溅射的方法制备得到，中间Ag层是采用直流磁控溅射的方法制备，在溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中通入氧气作为反应气体。所述氧气与氩气的体积比为1:100~3:100。优选为1:100~2:100，进一步优选为2:100。所述氩气的纯度不低于99.0%，所述氧气的纯度不低于99.0%。优选为氩气的纯度99.99%，氧气的纯度为99.99%。底层和顶层的ZnO薄膜是采用射频磁控溅射方法制备的。所述的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜按如下顺序制备：首先在基底上溅射底层ZnO，接着在底层ZnO上沉积Ag，最后在Ag层上沉积相同厚度的顶层ZnO。本专利技术主要是利用氧气对Ag纳米颗粒生长过程的诱导作用。由于底层的ZnO是一种多缺陷的材料，通入的氧气会改善ZnO的缺陷，从而对生长在ZnO上的Ag产生一种诱导作用，有效地改善了生长在底层ZnO薄膜上的Ag层的形貌，使得Ag纳米颗粒变得井然有序，克服Ag纳米颗粒生长过程中杂乱无章、不连续的缺点。本专利技术是在ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜结构中，当溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中通入适量的氧气作为反应气体，并且通过流量计控制氧气与氩气的流量比例。通入的氧气有效地改善了Ag纳米颗粒的生长过程，降低Ag层对光的吸收，而且降低了多层膜的表面电阻，实现提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜的透光性和导电性目的。所述的ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜结构，所有的膜都是在室温下采用磁控溅射方法制备，其中底层和底层的ZnO是采用射频磁控溅射方法制备，中间Ag层是采用直流磁控溅射方法制备。整个ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜的制备顺序是：首先在基底上沉积ZnO,接着在ZnO上沉积Ag,最后在Ag膜上再沉积ZnO，其中底层和顶层的ZnO厚度相同。有益效果：本专利技术在溅射气体氩气中充入适量的氧气作为反应气体，有效地改善了Ag纳米颗粒的生长过程，改善了Ag层的形貌，降低Ag层对光的吸收，降低了多层膜的表面电阻，提高了ZnO/Ag/ZnO透明导电膜的透光性和导电性，可以有效的取代ITO用做有机发光二极管或太阳能电池透明电极。附图说明图1是本专利技术所述的生长机理示意图；其中：（a）没有充入氧气作为反应气体，（b）充入氧气作为反应气体。图2是本专利技术所述方法在ZnO上制备Ag膜的形貌；其中：（a）没有充入氧气作为反应气体，（b）氧气与氩气比例为1:100，（c）氧气与氩气比例为2:100，（d）氧气与氩气比例为3:100。图3是本专利技术所述方法制备ZnO/Ag/ZnO透明导电膜透光性。图4是本专利技术所述方法制备ZnO/Ag/ZnO透明导电膜的导电性。具体实施方法下面结合具体实施例对本专利技术详加阐述。实施例1多层透明膜制备工艺如下：1.基底为20mmX20mmX1mm的玻璃，溅射之前依次在去离子水、丙酮、乙醇中分别超声清洗15min，以去除衬底表面的微粒和有机污染物，最后用高纯氮气吹干放入溅射腔室内。2.溅射腔室本底真空度抽至6X10-4Pa，溅射过程中充入高纯度的的氩气（99.99%）作为溅射气体。3.靶材：ZnO靶纯度为99.9%，Ag靶纯度为99.9%，分别预溅射10min，以清除靶材表面的杂质和污染物，以提高ZnO和Ag薄膜的质量。4.射频溅射ZnO:溅射过程充入高纯度的的氩气（99.99%）作为溅射气体，室温下工作压强为2.0Pa，使用100W的射频功率溅射底层和顶层ZnO，厚度都为40nm。5.直流溅射Ag：溅射过程充入高纯度的的氩气作为溅射气体，使用20W的直流功率溅射Ag，厚度为10nm。实施例2在实施1整个制备过程中1、2、3、4保持不变。5.直流溅射Ag：溅射过程充入高纯度的的氩气（99.99%）作为溅射气体，同时充入高纯度的氧气（99.99%）作为反应气体，通过流量计准确控制氧气与氩气流量比例为1:100，使用20W的直流功率溅射Ag，厚度为10nm。实施例3在实施2整个制备过程中1、2、3、4保持不变，只改变5中充入氧气的流量，使得氧气与氩气的比例为2:100。实施例4在实施2整个制备过程中1、2、3、4保持不变，只改变5中充入氧气的流量，使得氧气与氩气的比例为3:100。考察实施例1-4制备得到的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜的性能：图1为Ag纳米颗粒在底层ZnO上的生长机理示意图，如图1所示，当在溅射中间Ag层，充入氧气作为反应气体，由于氧气的诱导作用，生长在ZnO上的Ag纳米颗粒井然有序。图2为不同氧氩比例时，生长在底层ZnO膜上Ag膜的SEM图，SEM是使用扫描电子显微镜（S-4800,Hitachi）所得。如图2所示，在溅射Ag层过程中，如果不充入氧气作为反应气体，Ag纳米颗粒杂乱无本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，其特征在于，ZnO/Ag/ZnO透明导电膜采用室温磁控溅射的方法制备得到，中间Ag层是采用直流磁控溅射的方法制备，在溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中通入氧气作为反应气体。
【技术特征摘要】
1.一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，其特征在于，ZnO/Ag/ZnO透明导
电膜采用室温磁控溅射的方法制备得到，中间Ag层是采用直流磁控溅射的方法制备，在溅
射中间Ag层时，在溅射气体氩气中通入氧气作为反应气体。
2.根据权利要求1所述的提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，其特征在于，所
述氧气与氩气的体积比为1:100~3:100。
3.根据权利要求1所述的提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，其特征在于，所
述氩气的纯度不低于99.0%，所述氧气的纯度不低于99.0%。
4.根据权利要求1所述的提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兴鳌，张巧霞，赵杨华，贾振宏，张杰，秦正飞，楚亮，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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