一种制备柔性AZO薄膜的方法技术

本发明专利技术公开一种制备柔性AZO薄膜的方法，包括以下步骤：a) 将磁控溅射装置的AZO靶材设为两个，并上下相对设置，磁控溅射装置内还设有在AZO靶材之间形成磁场的磁体，磁场方向与靶材垂直；b)将柔性衬底设置于两个靶材的外侧，使柔性衬底与靶材垂直；c)对柔性衬底进行预溅射；d)对柔性衬底进行溅射沉积底层AZO薄膜；e) 在底层AZO薄膜基础上再溅射沉积AZO薄膜；溅射过程中，二次电子飞出靶面后，被有效的封闭在两个靶之间作洛仑兹运动，形成柱状等离子体，最终沉积在柔性衬底上；由于电子能量很低，柔性衬底温升较低并且使得薄膜有效避免了离子损伤，同时，薄膜在室温中沉积，避免柔性衬底在传统磁控溅射过程中烧糊，变形等损坏，保证薄膜质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空镀膜
，具体是一种制备柔性AZO薄膜的方法。
技术介绍
AZO薄膜是一种透明导电薄膜，在适当的掺杂浓度下，表现出良好的透明导电特性，被认为是最有可能替代ITO薄膜的材料。近年来，以柔性有机聚合物为衬底代替传统的玻璃基片制备AZO透明导电薄膜，具有质量轻、可折叠、不易碎、便于运输、费用低廉以及易于大面积生产等优点，在光电子器件、液晶显示、太阳能电池及电磁屏蔽等领域具有广阔的应用前景。但是，采用传统的磁控溅射装置进行AZO薄膜的制备时，基片衬底与靶材相对设置，在溅射时，靶材上的高能粒子会对沉积薄膜产生离子损伤，并且高能粒子轰击会引起基底变热，尤其在柔性材料上沉积薄膜时，会导致柔性衬底变形，影响薄膜质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备柔性AZO薄膜的方法，该方法能够避免在溅射时对沉积薄膜造成离子损伤，并确保柔性衬底不会损伤，保证薄膜质量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 一种制备柔性AZO薄膜的方法，包括以下步骤: a)将磁控溅射装置的AZO靶材设为两个，两个AZO靶材上下相对设置，磁控溅射装置内还设有在两个AZO靶材之间形成磁场的磁体，磁场方向与靶材垂直； b)将柔性衬底设置于两个AZO靶材的外侧，使柔性衬底与靶材垂直； c)对柔性衬底进行预溅射； d)将磁控溅射装置的功率设为200?300W，以1.76?2.65W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，使柔性衬底上生长一层厚度为50?SOnm的底层AZO薄膜； e)将磁控溅射装置的功率调整为400?600W，以4.06?5.30W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，使柔性衬底在底层AZO薄膜的基础上再生长一层厚度为270?300nm的AZO薄膜。进一步的，两个靶材的间距为70mm。进一步的，所述柔性衬底与两个靶材中心线之间的距离为65mm。本专利技术的有益效果是，采用两个相对设置的靶材，将柔性衬底垂直地设于两个靶材的外侧，在溅射过程中，二次电子飞出靶面后，被靶材阴极的电场加速，电子受磁场束缚向阳极运动，并被有效的封闭在两个靶材之间作洛仑兹运动，形成柱状等离子体，最终沉积在柔性衬底上。由于该电子的能量很低，传递给柔性衬底的能量很小，致使柔性衬底温升较低并且使得薄膜有效避免了离子损伤。先使用低功率溅射，可以减少对柔性衬底的热辐射，同时影响成膜速率，晶粒尺寸和结晶度，形成结晶性较低的纳米晶，之后增大生长功率，溅射粒子能量较大，容易吸附在衬底表面，具有较高的迀移率，容易结晶长大，且底层薄膜会借助高能量生长，两层的结合力较大，薄膜致密性好。并且由于柔性衬底与靶材相垂直位置，使得薄膜是由靶材离子散射和热分解沉积得到，因此薄膜在室温中沉积，避免柔性衬底在传统磁控溅射过程中烧糊，变形等损坏。【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明: 图1是本专利技术的原理不意图； 图2是本专利技术的流程示意图。【具体实施方式】实施例一 结合图1与图2所示，本专利技术提供一种制备柔性AZO薄膜的方法，包括以下步骤: a)将磁控溅射装置的AZO靶材设为两个，即上AZO靶材Ia与下AZO靶材Ib，两个靶材上下相对设置，并通过铜导体3相连;上靶材Ia的上部设有第一磁体N，下靶材Ib的下部设有第二磁体S，第一磁体N与第二磁体S在两个靶材之间形成磁场，磁场方向与靶材垂直;作为优选的，两个靶材的间距dl为70mm; b)将柔性衬底5设置于两个AZO靶材的外侧，采用厚度为0.8mm的PET作为柔性衬底，使柔性衬底5与靶材垂直，可采用基片架装载一组柔性衬底;作为优选的，柔性衬底5与两个靶材中心线之间的距离d2为65mm; c)对柔性衬底5进行预溅射，可采用常规工艺进行预溅射； d)将磁控溅射装置通入30sccm的氩气，工作压强0.3Pa，功率设为200W，以1.76ff/cm2的功率密度对柔性衬底5进行溅射，沉积时间5min，使柔性衬底5上生长一层厚度为50nm的底层AZO薄膜； e)将磁控溅射装置的功率增加到400W，以4.06W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，沉积时间13min，使柔性衬底在底层AZO薄膜的基础上再生长一层厚度为270nm的AZO薄膜，得到最终的ΑΖ0\ΡΕΤ薄膜。 将上述得到的ΑΖ0/ΡΕΤ薄膜分别进行透过率测试、电阻率测试与XRD测试，可见光平均透过率为83.6%，电阻率为7.2*10—3 Ω.011，乂1?图谱表明420^^1'薄膜在20=34.4°出现微弱衍射峰，对应六角纤锌矿ZnO结构(002)衍射峰。实施例二 本实施例的步骤a?c与实施例一相同，步骤 d)将磁控溅射装置通入30sccm的氩气，工作压强0.3Pa，功率设为250W，以2.21W/cm2的功率密度对柔性衬底5进行溅射，沉积时间4min，使柔性衬底5上生长一层厚度为65nm的底层AZO薄膜； e)将磁控溅射装置的功率增加到500W，以4.42W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，沉积时间I Imin，使柔性衬底在底层AZO薄膜的基础上再生长一层厚度为280nm的AZO薄膜，得到最终的ΑΖ0\ΡΕΤ薄膜。将上述得到的ΑΖ0/ΡΕΤ薄膜分别进行透过率测试、电阻率测试与XRD测试，可见光平均透过率为83%，电阻率为5.7*10—3 Ω.011，乂^)图谱表明420^^1'薄膜在20=34.4°出现衍射峰，对应六角纤锌矿ZnO结构(002)衍射峰。实施例三 本实施例的步骤a?c与实施例一相同，步骤 d)将磁控溅射装置通入30sccm的氩气，工作压强0.3Pa，功率设为300W，以2.65ff/cm2的功率密度对柔性衬底5进行溅射，沉积时间4min，使柔性衬底5上生长一层厚度为80nm的底层AZO薄膜； e)将磁控溅射装置的功率增加到600W，以5.30W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，沉积时间1min，使柔性衬底在底层AZO薄膜的基础上再生长一层厚度为300nm的AZO薄膜，得到最终的ΑΖ0\ΡΕΤ薄膜。将上述得到的ΑΖ0/ΡΕΤ薄膜分别进行透过率测试、电阻率测试与XRD测试，可见光平均透过率为82.7%，电阻率为4.8*10—3 Ω.011，乂1?图谱表明420^^1'薄膜在20=34.4°出现衍射峰，对应六角纤锌矿ZnO结构(002)衍射峰。采用两个相对设置的靶材，将柔性衬底垂直地设于两个靶材的外侧，在溅射过程中，二次电子飞出靶面后，被靶材阴极的电场加速，电子受磁场束缚向阳极6运动，并被有效的封闭在两个靶材之间作洛仑兹运动，形成柱状等离子体4，最终沉积在柔性衬底上。由于该电子的能量很低，传递给柔性衬底的能量很小，致使柔性衬底温升较低并且使得薄膜有效避免了离子损伤。先使用低功率溅射，可以减少对柔性衬底的热辐射，同时影响成膜速率，晶粒尺寸和结晶度，形成结晶性较低的纳米晶，之后增大生长功率，溅射粒子能量较大，容易吸附在衬底表面，具有较高的迀移率，容易结晶长大，且底层薄膜会借助高能量生长，两层的结合力较大，薄膜致密性好。并且由于柔性衬底与靶材相垂直位置，使得薄膜是由靶材离子散射和热分解沉积得到，因此薄膜在室温中沉积，避免柔性衬底在传统磁控溅射过程中烧糊，变形等损坏。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备柔性AZO薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a) 将磁控溅射装置的AZO靶材设为两个，两个AZO靶材上下相对设置，磁控溅射装置内还设有在两个AZO靶材之间形成磁场的磁体，磁场方向与靶材垂直；b)将柔性衬底设置于两个AZO靶材的外侧，使柔性衬底与靶材垂直；c)对柔性衬底进行预溅射；d) 将磁控溅射装置的功率设为200～300W，以1.76～2.65W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，使柔性衬底上生长一层厚度为50～80nm的底层AZO薄膜；e)将磁控溅射装置的功率调整为400～600W，以3.52～5.30W/cm2的功率密度对柔性衬底进行溅射，使柔性衬底在底层AZO薄膜基础上再生长一层厚度为270～300nm的AZO薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，姚婷婷，钟汝梅，杨勇，张宽翔，蒋继文，曹欣，徐根保，
申请(专利权)人：凯盛光伏材料有限公司，中国建筑材料科学研究总院，蚌埠玻璃工业设计研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34