一种复合透明导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术一种复合透明导电薄膜及其制备方法，所述的复合透明导电薄膜，包括基底，在基底上沉积的至少一层的掺杂氧化锌透明导电薄膜，在最顶层沉积的ITO层，以及在复合透明导电薄膜中沉积的至少一层的重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒。所述的制备方法，包括如下步骤，步骤1，在经过预处理的基底上沉积第一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤2，然后制备一层厚度不超过2000纳米的重掺杂透明导电层薄膜，或者粒径不超过2000纳米的纳米颗粒；步骤3，在重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒上沉积一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤4，重复步骤2和/或3达到需要的技术参数，并在顶层沉积一层ITO层，制备得到复合透明导电薄膜。

Composite transparent conductive film and preparation method thereof

The invention relates to a composite transparent conductive film and a preparation method thereof, wherein the transparent conductive composite film comprises a substrate, doped Zinc Oxide, deposited on the substrate at least one layer of transparent conductive film, ITO layer in the top sediment, and at least one layer of heavily doped transparent conductive composite film deposited on the transparent conductive film or nano particles. The preparation method comprises the following steps, step 1, after pretreatment of the substrate deposited on the first layer of Zinc Oxide doped transparent conductive thin film layer; step 2, and then was heavily doped with a layer thickness of not more than 2000 nano transparent conductive film, or particle size of not more than 2000 nm nanoparticles; step 3, in the heavily doped transparent conductive film or nano particles deposited on Zinc Oxide doped transparent conductive thin film layer; step 4, repeat steps 2 and / or 3 technical parameters meet needs, and at the top to deposit a layer of ITO layer, preparing the composite transparent conductive film.

【技术实现步骤摘要】
一种复合透明导电薄膜及其制备方法
本专利技术涉及导电薄膜材料，具体为一种复合透明导电薄膜及其制备方法。
技术介绍
透明导电薄膜是一种导电性好又在可见光范围内具有良好透过率的一种功能性薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。当前研究和应用最为广泛的是金属膜系和氧化物膜系。透明导电薄膜主要用于光电器件(如LED，薄膜太阳能电池等)的窗口材料。常见的透明导电薄膜为ITO(锡掺杂三氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)等透明导电薄膜不但要求好的导电性，还要有优良的可见光透光性。现有的透明导电薄膜采用的都是单纯的ITO或AZO进行制备，但是单纯的ITO透明导电薄膜的成本较高，有时不能通过环境测试，在高温高湿度环境下有时会出现斑点，并且其色差较高；单纯的AZO透明导电薄膜的成本虽然只有ITO的几百分之一，但是其导电性也不如ITO，且环境适应性较差，使其无法在很多领域(如显示器)大规模应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种复合透明导电薄膜及其制备方法，成本低廉，导电性卓越，透光性优良，色差小，环境测试稳定。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种复合透明导电薄膜，包括基底，在基底上沉积的至少一层的掺杂氧化锌透明导电薄膜，在最顶层沉积的ITO层，以及在复合透明导电薄膜中沉积的至少一层的重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒。优选的，掺杂氧化锌透明导电薄膜的厚度为10～2000纳米。优选的，重掺杂透明导电层薄膜厚度为0～2000纳米，纳米颗粒的粒径为0～2000纳米，至少有一层的厚度不为0。优选的，重掺杂透明导电层薄膜的厚度为10～30纳米，纳米颗粒的粒径为1～500纳米。优选的，掺杂氧化锌透明导电薄膜中的掺杂元素为硼、镓和铝中的任意一种。优选的，还包括沉积在基底和相邻掺杂氧化锌透明导电薄膜层之间的预制层。一种复合透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤，步骤1，在经过预处理的基底上沉积第一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤2，然后制备一层厚度不超过2000纳米的重掺杂透明导电层薄膜，或者粒径不超过2000纳米的纳米颗粒；步骤3，在重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒上沉积一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤4，重复步骤2和/或3达到需要的技术参数，并在顶层沉积一层ITO层，制备得到复合透明导电薄膜。优选的，步骤1中沉淀第一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层时的温度为100-500℃；步骤2中沉积重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒和步骤3中沉积其余透明导电薄膜层时的温度为0-300℃。优选的，重掺杂透明导电层薄膜采用导电性能高于掺杂氧化锌透明导电薄膜层的金属、氧化物或合金中的一种，纳米颗粒采用导电性能高于掺杂氧化锌透明导电薄膜层的金属、氧化物或合金中的一种。优选的，步骤1中，预处理包括对基底的表面采用等离子体处理，处理气氛为氢气、氮气、氦气、氖气和氩气中的一种或多种的混合气体；步骤1中，还包括在基底上沉积预制层的步骤，在预制层上沉积第一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述的透明导电薄膜，通过沉淀多层的透明导电薄膜层，并在相邻的透明导电薄膜层之间分别添加重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒，利用重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒的廉价制备低价的透明导电薄膜。重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒的导电性能比透明导电薄膜强，并且能够利用多层结构实现对电场的均匀分布和传导，通过这种方式提高透明导电薄膜的电学性能；而且重掺杂透明导电层薄膜和纳米颗粒的折射率介于透明导电薄膜和经过处理的基底之间，这样使得光学性能得到提升；从能够不仅能提高透明导电薄膜的电学性能和光学性能，而且能降低透明导电薄膜的成本。由于掺杂氧化锌在相同条件下具有比ITO更高的透光率，而且能与ITO形成光学互补，导致我们透光性优良，色差小；同时由于掺杂氧化锌的吸湿性能使其能够稳定衬底的缺陷，从而能够使得环境测试稳定，避免斑点出现。进一步的，通过对重掺杂透明导电层薄膜和纳米颗粒和透明导电薄膜层的厚度限制，能够很好的满足透明导电薄膜整体的透光性要求。进一步的，通过对其各透明导电薄膜层和重掺杂透明导电层薄膜和纳米颗粒的制备温度的控制，使其只需要在第一层透明导电薄膜层时需要较高的温度，而在后续各层状结构的沉积中，只需要在低温甚至是室温下进行操作，大大的降低了其操作的复杂程度和环境要求，从而能够大幅降低成本，并提高其产品的质量，避免了后续高温对前面步骤沉积层的结果的影响和破坏。附图说明图1为本专利技术实例中所述的复合透明导电薄膜的结构剖视图。图2为本专利技术实例1中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图3为本专利技术实例2中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图4为本专利技术实例3中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图5为本专利技术实例4中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图6为本专利技术实例5中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图7为本专利技术实例6中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图8为本专利技术实例7中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图9为本专利技术实例8中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图10为本专利技术实例9中所述的复合透明导电薄膜的透射率图谱。图11本专利技术实例中所述的复合透明导电薄膜的环境测试图。图12现有技术中ITO透明导电薄膜的环境测试图。图13本专利技术实例中所述的复合透明导电薄膜和ITO透明导电薄膜的光谱对比图。图中：1为经过预处理的基底；2为掺杂氧化锌透明导电薄膜层；3为重掺杂透明导电层薄膜；4为ITO层。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术一种复合透明导电薄膜，如图1所示，包括基底1，在基底1上沉积的至少一层的掺杂氧化锌透明导电薄膜2，在最顶层沉积的ITO层4，以及至少一层重掺杂层薄膜3或纳米颗粒；所述的重掺杂层薄膜3或纳米颗粒沉积在最底层的掺杂氧化锌透明导电薄膜和最顶层的ITO层之间。本优选实例中以间隔沉积为例进行说明。具体的，本专利技术复合透明导电薄膜的制备方法为，步骤1，在经过预处理的基底上沉积第一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤2，然后沉积一层厚度不超过2000纳米的重掺杂透明导电层薄膜或粒径不超过2000纳米的纳米颗粒；步骤3，再沉积一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤4，上述步骤2和/或步骤3可以重复n次；优选的n＝1-10，通过掺杂氧化锌透明导电薄膜层、以及重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒的作用在不改变透明导电薄膜的性能情况下降低了成本。第一层、第二层、……、第n层重掺杂透明导电层薄膜厚度为0到2000纳米，纳米颗粒粒径为0到2000纳米，至少有一层的厚度不为0，厚度能够不相同，材料也能够不相同。对基底进行预处理方式为等离子体表面处理、化学处理、镀膜处理、热处理或者机械处理或简单清洗等的一种或几种。基底可以为刚性基底和柔性基底，刚性基底能够采用玻璃、石英、蓝宝石或者硅基底，柔性基底能够采用聚酯类薄膜，如PET、聚碳酸酯等；金属箔片、超薄玻璃、聚乙烯薄膜或其他有机物材料薄膜。基底上沉积掺杂氧化锌透明导电薄膜是采用热蒸发、电子束蒸发、真空溅射、化学气相沉积或者喷涂的方式中的一种；掺杂氧化锌透明导电薄膜能够采用不同的种类。第一层、第二层、……、第n层透明导电薄膜层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合透明导电薄膜，其特征在于，包括基底，在基底上沉积的至少一层的掺杂氧化锌透明导电薄膜，在最顶层沉积的ITO层，以及在复合透明导电薄膜中沉积的至少一层的重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种复合透明导电薄膜，其特征在于，包括基底，在基底上沉积的至少一层的掺杂氧化锌透明导电薄膜，在最顶层沉积的ITO层，以及在复合透明导电薄膜中沉积的至少一层的重掺杂透明导电层薄膜或纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种复合透明导电薄膜，其特征在于，掺杂氧化锌透明导电薄膜的厚度为10～2000纳米。3.根据权利要求1所述的一种复合透明导电薄膜，其特征在于，重掺杂透明导电层薄膜厚度为0～2000纳米，纳米颗粒的粒径为0～2000纳米，至少有一层的厚度不为0。4.根据权利要求1所述的一种复合透明导电薄膜结构，其特征在于，重掺杂透明导电层薄膜的厚度为10～30纳米，纳米颗粒的粒径为1～500纳米。5.根据权利要求1所述的一种复合透明导电薄膜结构，其特征在于，掺杂氧化锌透明导电薄膜中的掺杂元素为硼、镓和铝中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种复合透明导电薄膜结构，其特征在于，还包括沉积在基底和相邻掺杂氧化锌透明导电薄膜层之间的预制层。7.一种复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，在经过预处理的基底上沉积第一层掺杂氧化锌透明导电薄膜层；步骤2，然后制备一层厚度不...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘生忠，朱学杰，冯江山，肖锋伟，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61