一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，涉及颜色滤波器技术领域。该可切换颜色滤波器由上之下依次连接PMMA层、第一Ag薄膜层、IGZO层、第二Ag薄膜层，通过磁控溅射法结合退火工艺获得厚度为115~220nm的IGZO层，通过电子束蒸发沉积厚度均为20nm的第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜，将第一Ag薄膜层涂覆在IGZO层的上侧，将第二Ag薄膜层涂覆在IGZO层的下侧，在第一Ag薄膜层上旋涂厚度为84nm的PMMA层，得到滤波器，将滤波器进行氢等离子体增强化学气相沉，得到可切换颜色滤波器。本发明专利技术的可切换颜色滤波器通过氢等离子体增强化学气相沉，实现可调颜色输出，具有高效率、高空间分辨率和高稳定性的特点。间分辨率和高稳定性的特点。间分辨率和高稳定性的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及颜色滤波器
，具体涉及一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法。

技术介绍

[0002]结构色应用十分广泛，在自然界中也无处不在，如彩虹、蝴蝶的翅膀等等，它表现具有高分辨率、色域广和化学性能稳定等优点，被广泛应用于显示、成像和彩色印刷等领域。但是基于干涉、衍射和等离激元效应的结构色都属于静态结构色，在厚度、尺寸和周期等结构参数确定以后获得的结构色是固定不变的，并且结构制备完成后这些结构参数不再发生变化，限制了实际应用。且传统的染料滤色剂和色素滤色剂性能很容易受到高强度持久光照明和众多化学过程的影响。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法，通过氢等离子体增强化学气相沉，实现可调颜色输出，具有高效率、高空间分辨率和高稳定性的特点。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，所述可切换颜色滤波器由上之下依次连接PMMA层、第一Ag薄膜层、IGZO层、第二Ag薄膜层，通过磁控溅射法结合退火工艺获得厚度为115~220nm的IGZO层，通过电子束蒸发沉积厚度均为20nm的第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜，将第一Ag薄膜层涂覆在IGZO层的上侧，将第二Ag薄膜层涂覆在IGZO层的下侧，在第一Ag薄膜层上旋涂厚度为84nm的PMMA层，用于补偿色彩饱和度，得到滤波器，将滤波器进行氢等离子体增强化学气相沉，得到可切换颜色滤波器。
[0005]进一步地，所述IGZO层的制备过程具体为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8
×
10
‑3Pa，溅射功率为60～100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，且氩气与氧气的摩尔比为80:20，溅射气压为0.55～0.75Pa，溅射时间为8~30 min，得到将溅射完的IGZO薄膜，将IGZO薄膜放到O2中进行退火处理，退火温度为300℃，退火时间2h，形成IGZO层。
[0006]进一步地，所述IGZO靶材由摩尔比为1:1:1的In、Ga、Zn组成。
[0007]进一步地，所述第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜层通过以下方法制备得到：调节2mA的电流并确定电子束束斑在银坩锅内，调整银坩锅控制器使得束斑处于银坩锅中心位置并且使束斑面积与坩埚上口径相等，蒸发过程中维持束斑形状和大小不变，缓慢增大电流，当蒸发速率达到0.2 nm/s时，设置真空度为1.5
×
10
‑
3 Pa，使用2.5kV的电子束进行蒸镀，当蒸镀到薄膜厚度为20nm时将电流减小至0，关闭电子束，15分钟后，得到Ag薄膜。
[0008]进一步地，所述PMMA层通过以下方法获得：在PMMA粉末中加入苯甲醚，配置成质量浓度为8%的PMMA溶液，搅拌均匀后，将PMMA溶液滴至旋转台上的第一Ag薄膜层上，先控制匀
胶机的转速为1000 rpm/min，旋涂10s；再将匀胶机的转速控制为5000rpm/min，旋涂50s，将第一Ag薄膜层在80℃下烘干，得到PMMA薄膜。
[0009]进一步地，所述氢等离子体增强化学气相沉的方法具体为：将滤波器放入氢等离子体增强化学气相沉积室中，通入流量为10 sccm的H2，控制等离子体增强化学气相沉积室内的气压为3.2 Pa，在120
°
C下以200 W的射频功率执行H2等离子体处理5分钟，得到可切换颜色滤波器。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术制备得到的滤波器厚度为115~220nm，可以获得高透射、高纯度的RGB三原色，且将滤波器厚度设置在该范围内，可将滤波器的颜色切换至可见光范围内的任意颜色；本专利技术中的IGZO层上设有PMMA层，以此来提高IGZO层的色彩饱和度；本专利技术中的滤波器通过氢等离子体增强化学气相沉积，调节IGZO层中的载流子浓度，从而改变IGZO层中的电导率，实现结构色的动态调节，可以在滤波器的结构参数不再变化的情况下实现颜色切换。本专利技术可切换颜色滤波器能够广泛应用于平板显示器的薄膜晶体管、薄膜电路和传感器等。
附图说明
[0011]图1为本专利技术基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器的结构示意图；图2为本专利技术可切换颜色滤波器中IGZO层的厚度分别为180nm、220nm和115nm时的透射光谱图；图3为本专利技术滤波器中IGZO层的厚度分别为180nm、220nm和115nm时调节第一Ag薄膜层、第二薄膜层的厚度时对应的透射光谱：图3中的（a）为IGZO层厚度为180nm时调节第一Ag薄膜层、第二薄膜层的厚度时对应的透射光谱，图3中的（b）为IGZO层厚度为220nm时调节第一Ag薄膜层、第二薄膜层的厚度时对应的透射光谱，图3中的（c）为IGZO层厚度为115nm时调节第一Ag薄膜层、第二薄膜层的厚度时对应的透射光谱；图4为本专利技术中滤波器IGZO层的厚度分别为180nm、220nm和115nm时调整入射光角度对应的透射光谱图：图4中的（a）为IGZO层的厚度为180nm时调整入射光角度对应的透射光谱图，图4中的（b）为IGZO层的厚度为220nm时调整入射光角度对应的透射光谱图，图4中的（c）为IGZO层的厚度为115nm时调整入射光角度对应的透射光谱图；图5为本专利技术滤波器在氢等离子体处理前后的透射光谱：图5中的（a）为氢等离子体处理前的透射光谱，图5中的（b）为氢等离子体处理后的透射光谱。
具体实施方式
[0012]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地解释说明。
[0013]如图1为本专利技术基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器的结构示意图，该可切换颜色滤波器由上之下依次连接PMMA层、第一Ag薄膜层、IGZO层、第二Ag薄膜层，通过磁控溅射法结合退火工艺获得厚度为115~220nm的IGZO层，将IGZO层的厚度设置在该范围内，滤波器能够实现可见光任意波长的共振，得到高透射、高纯度的结构色。通过电子束蒸发沉积厚度均为20nm的第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜，将第一Ag薄膜层涂覆在IGZO层的上侧，将第二Ag薄膜层涂覆在IGZO层的下侧，作为金属反射镜，因为Ag在可见光区域具有最高的反射率和最低的吸收率；在第一Ag薄膜层上旋涂厚度为84nm的PMMA层，PMMA是一种有机玻璃，具
有较好的透明性、化学稳定性和较高的透光率等优点,可用于提高滤波器的透射效率，得到滤波器，将滤波器进行氢等离子体增强化学气相沉，得到可切换颜色滤波器。
[0014]本专利技术中的IGZO层的制备过程具体为：采用IGZO靶材，IGZO靶材由摩尔比为1:1:1的In、Ga、Zn组成，溅射背景真空为3.8
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‑3Pa，溅射功率为60～100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，且氩气与氧气的摩尔比为80:20，溅射气压为0.55～0.75Pa，溅射时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，其特征在于，所述可切换颜色滤波器由上之下依次连接PMMA层、第一Ag薄膜层、IGZO层、第二Ag薄膜层，通过磁控溅射法结合退火工艺获得厚度为115~220nm的IGZO层，通过电子束蒸发沉积厚度均为20nm的第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜，将第一Ag薄膜层涂覆在IGZO层的上侧，将第二Ag薄膜层涂覆在IGZO层的下侧，在第一Ag薄膜层上旋涂厚度为84nm的PMMA层，得到滤波器，将滤波器进行氢等离子体增强化学气相沉，得到可切换颜色滤波器。2.根据权利要求1所述基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，其特征在于，所述IGZO层的制备过程具体为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8
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‑3Pa，溅射功率为60～100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，且氩气与氧气的摩尔比为80:20，溅射气压为0.55～0.75Pa，溅射时间为8~30 min，得到将溅射完的IGZO薄膜，将IGZO薄膜放到O2中进行退火处理，退火温度为300℃，退火时间2h，形成IGZO层。3.根据权利要求2所述基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，其特征在于，所述IGZO靶材由摩尔比为1:1:1的In、Ga、Zn组成。4.根据权利要求1所述基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，其特征在于，所述第一Ag薄膜层、第二A...

【专利技术属性】
技术研发人员：王升耀，郑改革，徐董董，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：