一种二氧化钛导电薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛导电薄膜的制备方法，该制备方法简单易操作，设备要求低、制备简单、重复性好的优点，具有较好的推广价值，制备的掺杂二氧化钛薄膜，导电性能优良，耐温性好，透光率高；并且，透明导电薄膜原材料成本低廉资源丰富。

Method for preparing titanium dioxide conductive film

The invention discloses a method for preparing TiO2 films, the preparation method is simple and easy to operate, low equipment requirement, simple preparation, good repeatability, and has good popularization value, doped TiO2 thin films were prepared, excellent electrical conductivity, good heat resistance, high transmittance; and the transparent conductive film of low-cost raw materials rich in resources.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛导电薄膜的制备方法
本专利技术涉及导电薄膜领域，具体涉及一种二氧化钛导电薄膜的制备方法。
技术介绍
近些年透明导电氧化物薄膜一直是光电领域的热点，其中ITO薄膜是目前研究和应用最广泛的透明导电氧化物(TCO)薄膜，因其良好的光电特性而被广泛应用于各种光电器件，但因原材料价格昂贵、铟资源稀少且对环境造成污染，从而限制了它的发展和应用。据初步测算，到2020年世界范围内TCO玻璃基板的需求量将超过12亿平方米。现有产业界广泛应用的透明导电膜主要包括氧化铟锡(缩写ITO)，氧化锌铝(缩写AZO)和氟掺杂氧化锡(缩写FTO)三大类。其中ITO因大量使用昂贵的铟材料，使其应用受到极大限制。FTO和AZO体系的光电性能接近ITO水平，在平板显示器中得到部分应用，但是FTO和AZO的制备过程中需要引入高温工艺，对生产条件要求比较高，因此对FTO和AZO的广泛应用造成了限制。二氧化钛基薄膜以其优异的光电性能及价廉且资源丰富而在光催化等应用上已经获得广泛的应用，但是，作为导电薄膜时，其导电性和透光性较差，无法取得良好的效果。
技术实现思路
本专利技术提供一种二氧化钛导电薄膜的制备方法，该制备方法简单易操作，设备要求低、制备简单、重复性好的优点，具有较好的推广价值，制备的掺杂二氧化钛薄膜，导电性能优良，耐温性好，透光率高；并且，透明导电薄膜原材料成本低廉资源丰富。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种二氧化钛导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备靶材以二氧化钛粉和氧化铬粉末为主要原料，纯度为4N-5N，按照Ti：Cr摩尔比为10:1配料，混合后经过研磨，使之混合均匀。而后放入高温硅钼炉中在820℃下预烧3h；完成后加入聚合剂聚乙烯醇5mL，用粉末压片机压制成3.5mm厚、直径5cm的圆形靶材，然后放入高温硅钼炉中以5℃/min升至1350℃烧结5h，冷却后，固定0.5mm厚的铜背底，即制得铬掺杂二氧化钛靶材；（2）处理衬底研磨抛光并清洗SiO2/Si衬底，备用；（3）采用磁控溅射法，将所述铬掺杂二氧化钛靶材在所述衬底上制成所述铬掺杂二氧化钛膜；磁控溅射制成所述铬钽掺杂二氧化钛膜的具体条件为，溅射腔压强1-5Pa，溅射腔气氛为氩气或氮气或氩氢混合气，衬底温度为100-300℃，溅射功率为5-8W/cm2，沉积速率为10-100nm/min，溅射时间为2-4h。优选的，在所述步骤（2）中，所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质，提高溅射层与衬底的结合强度以及成膜质量。具体实施方式实施例一以二氧化钛粉和氧化铬粉末为主要原料，纯度为4N，按照Ti：Cr摩尔比为10:1配料，混合后经过研磨，使之混合均匀。而后放入高温硅钼炉中在820℃下预烧3h；完成后加入聚合剂聚乙烯醇5mL，用粉末压片机压制成3.5mm厚、直径5cm的圆形靶材，然后放入高温硅钼炉中以5℃/min升至1350℃烧结5h，冷却后，固定0.5mm厚的铜背底，即制得铬掺杂二氧化钛靶材。研磨抛光并清洗SiO2/Si衬底，备用。所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质，提高溅射层与衬底的结合强度以及成膜质量。采用磁控溅射法，将所述铬掺杂二氧化钛靶材在所述衬底上制成所述铬掺杂二氧化钛膜；磁控溅射制成所述铬钽掺杂二氧化钛膜的具体条件为，溅射腔压强1Pa，溅射腔气氛为氩气或氮气或氩氢混合气，衬底温度为100℃，溅射功率为5W/cm2，沉积速率为10nm/min，溅射时间为2h。实施例二以二氧化钛粉和氧化铬粉末为主要原料，纯度为5N，按照Ti：Cr摩尔比为10:1配料，混合后经过研磨，使之混合均匀。而后放入高温硅钼炉中在820℃下预烧3h；完成后加入聚合剂聚乙烯醇5mL，用粉末压片机压制成3.5mm厚、直径5cm的圆形靶材，然后放入高温硅钼炉中以5℃/min升至1350℃烧结5h，冷却后，固定0.5mm厚的铜背底，即制得铬掺杂二氧化钛靶材。研磨抛光并清洗SiO2/Si衬底，备用。所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质，提高溅射层与衬底的结合强度以及成膜质量。采用磁控溅射法，将所述铬掺杂二氧化钛靶材在所述衬底上制成所述铬掺杂二氧化钛膜；磁控溅射制成所述铬钽掺杂二氧化钛膜的具体条件为，溅射腔压强5Pa，溅射腔气氛为氩气或氮气或氩氢混合气，衬底温度为300℃，溅射功率为8W/cm2，沉积速率为100nm/min，溅射时间为4h。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备靶材以二氧化钛粉和氧化铬粉末为主要原料，纯度为4N‑5N，按照Ti：Cr摩尔比为10:1配料，混合后经过研磨，使之混合均匀，而后放入高温硅钼炉中在820℃下预烧3h；完成后加入聚合剂聚乙烯醇5mL，用粉末压片机压制成3.5mm厚、直径5cm的圆形靶材，然后放入高温硅钼炉中以5℃/min升 至1350℃烧结5h，冷却后，固定0.5mm厚的铜背底，即制得铬掺杂二氧化钛靶材；（2）处理衬底研磨抛光并清洗SiO

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛导电薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备靶材以二氧化钛粉和氧化铬粉末为主要原料，纯度为4N-5N，按照Ti：Cr摩尔比为10:1配料，混合后经过研磨，使之混合均匀，而后放入高温硅钼炉中在820℃下预烧3h；完成后加入聚合剂聚乙烯醇5mL，用粉末压片机压制成3.5mm厚、直径5cm的圆形靶材，然后放入高温硅钼炉中以5℃/min升至1350℃烧结5h，冷却后，固定0.5mm厚的铜背底，即制得铬掺杂二氧化钛靶材；（2）处理衬底研磨抛光并清洗SiO2/Si衬底，备用；（3）采用磁控溅射法，将所述铬掺杂二氧化钛靶材在所述衬底上制成所述铬掺杂二氧化钛膜；磁控溅射制成所述铬钽掺杂二氧化钛膜的具体条件为，溅射腔压强1-5Pa，溅射腔气氛为氩气或氮气或氩氢混合气，衬底温度为100-300℃，溅射...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州思创源博电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32