一种高反射高导电多组元合金电极薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于新型电子器件制备技术领域,公开了一种高反射高导电多组元合金电极薄膜以及其制备方法与应用。所述合金电极薄膜为铜基合金，成分为：Cu

【技术实现步骤摘要】
一种高反射高导电多组元合金电极薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于新型电子器件制备
，具体涉及一种高反射高导电多组元合金电极薄膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，显示面板朝向大尺寸、高分辨、高刷新率和柔性化趋势发展。面板总体尺寸的增大和单元像素面积的减小导致作为显示驱动电路的薄膜晶体管阵列的互连线长度增加、线宽和间距减小，使电阻和电容持续增加，最终导致电路RC延迟增大。以铝为代表的传统导电电极材料因其电阻率较大和抗电迁移性较弱，已难以满足高性能柔性显示器件的要求。相比传统的铝互连电极材料，铜应用于高性能薄膜晶体管器件具有以下优势：(1)导电性好，有利于减小线宽，提高像素开口率，降低器件功耗；(2)抗电迁移性强，有利于提高电流密度；(3)导热性好，有利于器件散热，特别适用于电流驱动的新型OLED显示面板。
[0003]但是Cu金属薄膜存在粘附性差和Cu原子易发生界面处的劣化扩散问题。同时由于纯铜薄膜柔性弯折中易产生缺陷并不断累积，使得其在弯折中导致电阻率增大，因而无法在柔性显示器件当中发挥全部潜力。针对以上问题，现有专利中已经有部分针对该方面的相关技术方案。经检索，中国专利号为CN201710582067.4的专利提出了一种Cr元素与Zr元素掺杂的Cu
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Cr
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Zr三元铜合金掺杂方案，通过Cr与Zr元素扩散至薄膜表面形成自钝化层，从而克服了扩散以及结合强度低的缺点。但是与此同时钝化层表面的颗粒状形貌会导致薄膜粗糙度较高使得运用在器件中与各功能层的接触较差以及在可见波段的散射效应变大使得反射率降低，同时Cr、Zr导致的晶格畸变使得电极柔性导电性能下降。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术首要目的在于提供一种高反射高导电多组元合金电极薄膜。
[0005]本专利技术的再一目的在于提供上述高反射高导电多组元合金电极薄膜的制备方法，该方法采用微量多元掺杂高导Cu合金电极材料技术：以“超低固溶度微量合金掺杂”为原则，采用PVD低温双靶位共溅射掺杂Ag元素，利用Ag元素在薄膜表面自组装形成“渔网状”结构，阻止了Cr、Zr元素扩散富集产生颗粒从而优化了薄膜表面，Ag元素还可以促进{111}晶面族的生长，使得薄膜的密排面择优生长，从而提升了薄膜的导电性能以及柔性电学性能。
[0006]本专利技术的又一目的在于提供上述高反射高导电多组元合金电极薄膜的应用。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种高反射高导电多组元合金电极薄膜，所述合金电极薄膜为铜基合金，成分为：Cu
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Cr
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Zr
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Ag，其中，Cu元素的含量为99wt％
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99.8wt％，Cr元素的含量为0.12wt％
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0.3wt％，Zr元素的含量为0.05wt％
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0.2wt％，Ag元素的含量为0.1wt％
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0.2wt％。
[0009]优选地，所述薄膜厚度为80nm
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120nm，反射率≥60％，电阻率≤3μΩ.cm。
[0010]上述高反射高导电多组元合金电极薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)清洗镀膜基板，并对合金靶材溅射面进行打磨；
[0012](2)将基板与靶材分别固定在相应位置，设置脉冲直流溅射模式，选择双靶位磁控共溅射工艺，在薄膜沉积过程中合金靶材溅射沉积到基板上得到薄膜；
[0013](3)将步骤(2)所得薄膜进行气氛退火，最终获得Cu
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Cr
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Zr
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Ag多组元合金电极薄膜。
[0014]优选地，步骤(1)所述合金靶材包括合金靶材1和合金靶材2，合金靶材1为Cu
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Cr
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Zr三元合金靶材，其中Cr元素质量比为0.12％
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0.3％，Zr元素质量比为0.08％
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0.2％，合金靶材2为Cu
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Ag二元合金靶材，其中Ag元素的质量比为0.1％
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0.2％。
[0015]优选地，步骤(2)所述双靶位磁控共溅射工艺的参数为：占空比为30％
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60％，溅射周期为20
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50μs，靶材到基板的间距为10～20cm，溅射气压为0.1mTorr
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0.3mTorr，溅射功率为40W
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120W，氩气流量为20sccm
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30sccm。
[0016]优选地，靶材1溅射功率为100～120W，靶材2溅射功率为40～70W。
[0017]优选地，步骤(3)所述退火氛围为氮气氛围，气压控制为600mToor
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700mToor，氮气流量控制为10sccm
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15sccm，所述氛围中退火的时间为30～60min。
[0018]优选地，步骤(1)所述打磨为用砂纸打磨，砂纸为200目
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2000目；
[0019]优选地，步骤(1)所述基板为PI基板、PEN基板、PE基板、PET基板、CPI基板的一种，基板厚度为0.7mm
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1mm。
[0020]优选地，步骤(3)所述退火为RTA快速退火处理，升温速度为30℃/s
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50℃/s，降温速度为2℃/min
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3℃/min。
[0021]上述高反射高导电多组元合金电极薄膜在柔性可穿戴设备中的应用。
[0022]相比于现有技术，本专利技术的有益效果至少如下：
[0023](1)本专利技术中的高反高导多组元合金电极薄膜，通过银元素的掺杂减小了薄膜中的晶格畸变，同时促进{111}晶面族的择优生长。晶面族{111}为铜晶体中的最密排面，有着最大的晶面间距与最低的晶面能，在动态弯折中可以很好地改善外部缺陷的影响，因此提升了电极的导电性能以及柔性稳定性。
[0024](2)本专利技术中的高反高导多组元合金电极薄膜，通过银元素在过饱和固溶区形成的渔网状结构，阻挡了Cr、Zr元素的聚集长大，有效降低了薄膜的面粗糙度，优化了器件中的接触特性。
[0025](3)本专利技术中的多组元合金电极薄膜，优化了表面形貌，降低了光散射的消耗，具备高反射率的特性。可广泛用于高反射电子器件当中。该电极薄膜在可见光的全波段内均可实现60％以上的反射率。
附图说明
[0026]图1为高反射高导电多组元合金电极薄膜在玻璃基板上的导电率。
[0027]图2为高反射高导电多组元合金电极薄膜在PI基板上的导电率。
[0028]图3为高反射高导电多组元合金电极薄膜的AFM测试3D结果图。
[0029]图4为高反射高导电多组元合金电极薄膜在可见光波段370nm
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高反射高导电多组元合金电极薄膜，其特征在于，所述合金电极薄膜为铜基合金，成分为：Cu
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Cr
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Zr
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Ag，其中，Cu元素的含量为99wt％
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99.8wt％，Cr元素的含量为0.12wt％
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0.3wt％，Zr元素的含量为0.05wt％
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0.2wt％，Ag元素的含量为0.1wt％
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0.2wt％。2.根据权利要求1所述的高反射高导电多组元合金电极薄膜，其特征在于，所述薄膜厚度为80nm
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120nm，反射率≥60％。3.权利要求1～2任一项所述的高反射高导电多组元合金电极薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗镀膜基板，并对合金靶材溅射面进行打磨；(2)将基板与靶材分别固定在相应位置，设置脉冲直流溅射模式，选择双靶位磁控共溅射工艺，在薄膜沉积过程中合金靶材溅射沉积到基板上得到薄膜；(3)将步骤(2)所得薄膜进行气氛退火，最终获得Cu
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Cr
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Zr
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Ag多组元合金电极薄膜。4.根据权利要求3所述的高反射高导电多组元合金电极薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述合金靶材包括合金靶材1和合金靶材2，合金靶材1为Cu
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Cr
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Zr三元合金靶材，合金靶材2为Cu
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Ag二元合金靶材。5.根据权利要求3所述的高反射高导电多组元合金电...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁洪龙，曾璇，姚日晖，彭俊彪，梁志豪，付钰斌，郭晨潇，刘丁荣，刘宇翔，邓泽能，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：