一种耐高温高光学反射的导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有高光学反射、可在室温到５５０℃的大气环境下使用的导电薄膜及其薄膜的制备方法。本发明专利技术所述的导电薄膜，包括基片、薄膜缓冲层、薄膜导电层、薄膜保护层，且至下而上逐层排列。导电层是金属银薄膜，厚度为１５０到３００纳米；导电层的下方是薄膜缓冲层，厚度为１０到４０纳米；薄膜导电层的上方是薄膜保护层，薄膜保护层厚度为５到１５纳米。其制备方法是：采用镀膜技术，先后在基片层上逐层镀上缓冲层、导电层、保护层，最后利用马弗炉进行热处理。本发明专利技术中采用金属和金属氧化物作为银薄膜的缓冲层和保护层，可以有效地抑制银薄膜在高温条件下的凝聚和结块，实现制备薄膜可以在高温环境下保持良好的导电特性和高光学反射性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电薄膜及其制备方法，具体涉及到一种具有高光学反射、可在室温到55(TC的大气环境下使用的导电薄膜及其薄膜的制备方法。
技术介绍
薄膜已经广泛应用于国防、通讯、航空、航天以及工农业生产中。光学高反 射膜通常用于民用的镜、太阳灶中抛物面太阳能接收器中的镀铝膜，用于大型 天文仪器和精密光学仪器中的镀膜反射镜，各类激光器的高反射率膜等等。良 好的导电薄膜(如Al、 Cu、 Cr、 Pt、 Au、 Ag薄膜等)常用于半导体器件与集 成电路等等。随着科学技术的进步，对薄膜特性也提出了特殊的要求，如用 于GaN基的发光二极管，需要用到低电阻且高反射的薄膜[A卯lied Physics Letters ， 83， 4990 (2003)]。光学反射膜通常采用金属膜或多层介质薄膜，由于介质薄膜是不导电的，对 于要求良好导电且高光学反射的薄膜，只能选择金属薄膜。银是所有金属材料 中电阻率最低的材料之一，而且银的光学反射性能也很好，因此，银薄膜已经 大量应用于各种光电子器件中。但是，银薄膜在高温条件下很容易发生凝聚和 结块，使得银薄膜的结构破坏，导电失败，同时光学反射性能下降。也就是说， 纯银薄膜在高温条件下，无法实现高光学反射和良好的导电特性。
技术实现思路
针对这一情况，本专利技术的目的是制备出一种可以在室温到55(TC大气条件下 使用的具有高光学反射且良好导电的薄膜材料，以及该材料的制备方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术提出的具有高光学反射且良好导电的薄膜材 料，其特征是该薄膜材料包括由无机氧化物构成的基片层、由单种或多种金 属薄膜构成的薄膜缓冲层、由金属银构成的薄膜导电层、由金属氧化物构成的 薄膜保护层，且至下而上逐层排列。制备出的薄膜，具有良好导电性能和光学反射性能，可以在室温到55(TC大气条件下使用。本专利技术所述的薄膜导电层由金属银构成，其厚度为150到300纳米。 本专利技术所述的薄膜缓冲层是单种或多种金属单质构成的单层或多层薄膜，其 厚度为10到40纳米。单层薄膜时使用的金属是铜、铝、铁、铬、镍、钛或铌 单质单独构成，或者是上述金属中两种或多种金属混合构成；多层薄膜时使用 的金属可以是铜、铝、铁、铬、镍、钛或铌单质中两种或多种金属组成的两层 或多层薄膜。本专利技术所述的金属氧化物构成的薄膜保护层是指氧化锌、氧化锡、氧化钛、 氧化铌、氧化硅、氧化铝、氧化铟、掺锡氧化铟或掺铝氧化锌，保护层厚度为5 到15纳米。本专利技术所述的由无机氧化物构成的基片层材料是指氧化铝、光学玻璃、石 英、硅片或云母。该薄膜在可见光范围的光学反射率大于85%，电阻率小于10—4QCm2，利用 附加缓冲层和保护层，可以有效地抑制银薄膜在高温大气环境下的凝聚和结块 现象，实现薄膜能够在高温大气环境下使用。本专利技术所述的一种具有高光学反射且良好导电的薄膜制备方法，其特征是 通过以下步骤实现-1、薄膜缓冲层的制备采用公知的热蒸发、或溅射、或化学蒸发沉积镀膜技术将铜、铝、铁、铬、 镍、钛或铌单质材料沉积在基片层的表面形成单层薄膜，或将铜、铝、铁、铬、 镍、钛或铌单质中两种或多种金属沉积在基层的表面形成两层或多层薄膜。薄 膜缓冲层厚度控制在10到40纳米之间。 2、 薄膜导电层的制备采用溅射、或热蒸发、或化学蒸发沉积等公知的镀膜技术在薄膜缓冲层上沉 积金属银薄膜，所用银的纯度在99.99%以上，银薄膜的厚度在150到300纳米之间。3、 薄膜保护层的制备采用公知的热蒸发、或溅射、或化学蒸发沉积镀膜技术将氧化锌、氧化锡、 氧化钛、氧化铌、氧化硅、氧化铝、氧化铟、掺锡氧化铟或掺铝氧化锌沉积在 薄膜导电层(银)上面，其厚度控制在5到15纳米之间。4、 薄膜的热处理将上述含有缓冲层、导电层和保护层的薄膜样品放入马弗炉中，在大气条 件下，热处理温度逐渐上升到55(TC，在55(TC温度下恒定2小时后，关闭马弗 炉的电源，炉内温度自然下降到室温，然后取出，即制备出具有高光学反射且 良好导电的薄膜。相对于现有技术，本专利技术中在银薄膜的底层加上缓冲层，在银薄膜的上面 加上保护层，可以有效地克服银薄膜的凝聚和结块。制备的薄膜经高温热处理 后，在大气环境下，能够在室温到55(TC的温度范围内保持良好的导电性能和高 光学反射性能，可应用于高亮度发光二极管、太阳能电池和航空航天等光电子 领域。附图和附图说明图1是本专利技术耐高温高光学反射的导电薄膜结构纵向剖面图。图2是耐高温高光学反射的导电薄膜制备方法流程图。图1中，耐高温高光学反射的导电薄膜，4是基层；3是在基层上方的薄膜 缓冲层；2是在薄膜缓冲层3上方的薄膜导电层；l是在薄膜导电层2上方的薄 膜保护层。其中，薄膜导电层2是金属银，银薄膜的厚度在150到300纳米之 间，是实现导电和光学反射的主要材料。图2中，以基层为基材，通过热蒸发、或溅射、或化学蒸发沉积镀膜方法，先将金属或金属混合物沉积在基层的表面，制备出薄膜缓冲层，其厚度控制在10到40纳米之间，沉积的金属可以是铜、铝、铬、镍、钛或铌。采用相同的镀 膜方法，在缓冲层上制备银薄膜，银薄膜的厚度控制在150到300纳米。然后 再用相同的镀膜方法，在银薄膜的上方沉积薄膜保护层，保护层材料可以是氧 化锌、氧化锡、氧化钛、氧化铌、氧化硅，保护层厚度控制在5到15纳米。最 后将已制备的样品放入马弗炉内，在大气条件下热处理后，获得耐高温的高反 射又导电的薄膜。 具体实施例方式下面将结合附图以实施例的方式对本专利技术作进一步的说明 实施例1包括基层4 ;在基层4上设置的薄膜缓冲层3;附着在缓冲层3上的薄膜 导电层2;附着在薄膜导电层2上的薄膜保护层1。其中基层材料为石英；缓 冲层材料为铝薄膜，薄膜导电层材料为银，薄膜保护层材料为氧化硅。1、 薄膜缓冲层的制备利用磁控溅射在石英基片上沉积铝薄膜，薄膜厚度为30纳米，溅射目标靶材料为金属铝，溅射功率为100瓦，溅射气压为0.9帕。2、 薄膜导电层银的制备利用磁控溅射在沉积有铝薄膜的表面沉积金属银薄膜，银薄膜的厚度为250 纳米，溅射目标靶材料为银(纯度99.999%)，溅射功率为120瓦，溅射气压为 l.O帕。3、 薄膜保护层的制备利用磁控溅射在银薄膜的上方沉积氧化硅薄膜，薄膜厚度为5纳米，溅射 的工作气体为氩气，溅射靶材为硅(纯度为99.9。％)，溅射时通入氧气作为反应 气体，溅射功率为100瓦，溅射气压为0.9帕。4、 样品的热处理将沉积有薄膜缓冲层、导电层和保护层的样品放入马弗炉内，在大气条件下，逐渐升高炉内温度到达550'C，在550'C温度下恒温2小时，然后关闭马弗 炉电源，炉内温度逐渐下降到室温后，取出样品，获得耐高温高光学反射的导 电薄膜。实施例2包括基层4;在基片4上设置的薄膜缓冲层3;附着在缓冲层3上的薄膜导 电层2;附着在薄膜导电层2上的薄膜保护层1。其中基层材料为单晶硅片； 缓冲层材料为铝、铜混合薄膜，薄膜导电层材料为银，薄膜保护层材料为氧化 锌薄膜。1、 薄膜缓冲层的制备利用磁控溅射在单晶硅基片上沉积铜、铝混合薄膜，薄膜厚度为30纳米， 溅射目标靶材料为金属铜、铝的混合物，铜与铝的重量比例为1:1，溅射功率为 100瓦，溅射气压为0.9帕。2、 薄膜导电层银的制备利用磁控溅射在沉积有铜、铝混合薄膜的表面沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温高光学反射的导电薄膜，其特征是：该薄膜材料包括由由无机氧化物构成的基片层、由单种或多种金属薄膜构成的薄膜缓冲层、由金属银构成的薄膜导电层、由金属氧化物构成的薄膜保护层，且至下而上逐层排列。

【技术特征摘要】
1、一种耐高温高光学反射的导电薄膜，其特征是该薄膜材料包括由由无机氧化物构成的基片层、由单种或多种金属薄膜构成的薄膜缓冲层、由金属银构成的薄膜导电层、由金属氧化物构成的薄膜保护层，且至下而上逐层排列。2、 根据权利要求l所述的耐高温高光学反射的导电薄膜，其特征在于所述的薄膜导电层由金属银构成，其厚度为150-300纳米。3、 根据权利要求l所述的耐高温高光学反射的导电薄膜，其特征在于所述的薄 膜缓冲层是单种或多种金属单质构成的单层或多层薄膜，其厚度为10到40纳 米。4、 根据权利要求3所述的耐高温高光学反射的导电薄膜，其特征在于所述的单 层薄膜时使用的金属是铜、铝、铁、铬、镍、钛或铌单质单独构成，或者是上 述金属中两种或多种金属混合构成。5、 根据权利要求3所述的导电薄膜，其特征在于所述的多层薄膜时使用的金属 可以是铜、铝、铁、铬、镍、钛或铌单质中两种或多种金属组成的两层或多层薄膜。6、 根据权利要求l...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖发春，吕晶，黄志高，林丽梅，吴小春，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]