【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电材料，尤其涉及一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法及设备。
技术介绍
1、现有的透明光电器件常采用大尺寸的透明玻璃为基板，先制备氧化物透明导电薄膜材料（如氧化锌或者氧化铟锡）作为下电极层，再依次制备透明光电器件结构层、透明导电上电极层及钝化保护层。由于透明玻璃为非晶材料，其上制备生长的氧化物透明导电薄膜材料，由于没有单晶模板层多数情况仅能制备得到缺陷密度高且导电性能或透光性能差的非晶层或多晶层。
2、专利技术人发现，蓝宝石单晶片的尺寸由早期的2英寸已扩大到目前的8英寸，还有望扩大至18英寸以上，且价格越来越低廉，因此采用大尺寸蓝宝石透明单晶基板制备透明光电器件具有较低的成本优势。同时，碲氮共掺氧化锌材料具有更优异的空穴导电性能和透光性能，是目前透明光电器件和透明显示技术较为理想的透明电极材料。
3、专利技术人在实践中还发现，由于氧化锌与蓝宝石单晶基底存在较大的晶格失配和热膨胀系数差异，在蓝宝石单晶基底上直接制备生长碲氮共掺氧化锌，膜层中常常积聚较大压应力，易出现三维（3d）岛状或一维（1d）柱状生长，膜层致密度差，表面起伏大，缺陷密度高，导电性能和透光性能都受到影响。
4、为了协调晶格失配应力以及热失配应力，实现蓝宝石单晶基底上碲氮共掺氧化锌层致密、平整、低应力、低缺陷密度的生长，本申请提供一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法及设备。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产
2、一方面，本专利技术提供一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，包括：
3、通过等离子体增强原子层沉积法，在蓝宝石基底的表面形成多层应力调控结构，所述多层应力调控结构包括依次设在所述蓝宝石基底的表面的第一氧化锌层、锌镁氧层、第二氧化锌层以及氧化铝模板层，所述锌镁氧层的晶格常数小于氧化锌的晶格常数和蓝宝石的晶格常数，所述锌镁氧层的热膨胀系数大于氧化锌的热膨胀系数和蓝宝石的热膨胀系数；
4、对形成有所述第一氧化锌层、所述锌镁氧层、所述第二氧化锌层和所述氧化铝模板层的所述蓝宝石基底退火，以使所述第一氧化锌层、所述锌镁氧层和所述第二氧化锌层均形成孔隙；
5、通过脉冲磁控溅射法，在退火后的所述蓝宝石基底的所述氧化铝模板层的表面形成碲氮共掺氧化锌层。
6、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，所述蓝宝石基底的尺寸取值包括2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。
7、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，对形成有所述第一氧化锌层、所述锌镁氧层、所述第二氧化锌层和所述氧化铝模板层的所述蓝宝石基底退火，包括：
8、在工作压强为0.5torr至1torr，且所述蓝宝石基底的加热温度为750℃至1100℃的条件下，通入流量为0.5scmm至1sccm的氢气，将所述蓝宝石基底退火20分钟至40分钟。
9、另一方面，本专利技术还提供一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，用于实施如上所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，包括：
10、存放室，用于储存托盘，所述托盘用于放置蓝宝石基底；
11、交换室，与所述存放室连接；
12、第一沉积室，与所述交换室连接，所述第一沉积室用于通过等离子体增强原子层沉积法，在蓝宝石基底的表面依次形成第一氧化锌层、锌镁氧层、第二氧化锌层以及氧化铝模板层；
13、退火室，与所述交换室连接，所述退火室用于对形成有所述第一氧化锌层、所述锌镁氧层、所述第二氧化锌层和所述氧化铝模板层的所述蓝宝石基底退火；
14、第二沉积室，与所述交换室连接，所述第二沉积室用于通过脉冲磁控溅射法，在退火后的所述蓝宝石基底的所述氧化铝模板层的表面形成碲氮共掺氧化锌层；
15、机械手，设置于所述交换室，并可在所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室中的任意两者之间转移所述托盘；
16、启闭装置，所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室均通过相应的所述启闭装置与所述交换室连接。
17、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，还包括手套箱，所述手套箱通过相应的所述启闭装置与所述存放室相连。
18、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，还包括氮气储存装置，所述手套箱和所述存放室均与所述氮气储存装置连接，在开启所述手套箱和所述存放室之间的所述启闭装置前，所述氮气储存装置向所述手套箱和所述存放室通入氮气。
19、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，还包括抽真空设备，所述存放室、所述交换室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室均与所述抽真空设备相连，在开启所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室任意一者与所述交换室之间的所述启闭装置前，所述抽真空设备，抽吸待开启的所述启闭装置对应的所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室或所述第二沉积室内的气体。
20、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室沿所述交换室的周向依次排布。
21、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，所述托盘设置有至少两个所述蓝宝石基底。
22、根据本专利技术提供的一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，所述启闭装置设置为真空闸板阀。
23、本专利技术提供的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，将等离子体增强原子层沉积法实现第一氧化锌层、锌镁氧层、第二氧化锌层以及氧化铝模板层的低温慢速生成、退火形成多孔弱键合解耦合层以及脉冲磁控溅射法实现碲氮共掺氧化锌层的快速生成，进行有机组合，能够更有效克服蓝宝石基氧化锌透明材料的大失配应力问题，还可使蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明材料具有膜层致密、表面平整、低应力、低缺陷密度和高结晶质量的优点。
24、本专利技术提供的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，由于能够实施本专利技术提供的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，因此同时包含了蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法的上述所有优点。
25、另外，所述生产设备通过多个腔室组合，使得设备许多部分可共用，大幅度降低设备建造生产成本。另外，可在高真空环境下，通过机械手实现托盘在各个功能腔室间传送和交换，不仅可大幅度缩短升降温时间提高材料制备效率，还能规避非故意掺杂杂质和颗粒物引入，保证所制备材料的纯度、质量及光电性能稳定且具有高成品率。流水线式依次制备能实现批量化生产且具有高产能，更易产业化推广。
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1.一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，其特征在于，所述蓝宝石基底的尺寸取值包括2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，其特征在于，对形成有所述第一氧化锌层、所述锌镁氧层、所述第二氧化锌层和所述氧化铝模板层的所述蓝宝石基底退火，包括：
4.一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，用于实施如权利要求1-3任一项所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，包括：
5.根据权利要求4所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，还包括手套箱，所述手套箱通过相应的所述启闭装置与所述存放室相连。
6.根据权利要求5所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，还包括氮气储存装置，所述手套箱和所述存放室均与所述氮气储存装置连接，在开启所述手套箱和所述存放室之间的所述启闭装置前，所述氮气储存装置向所
7.根据权利要求4所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，还包括抽真空设备，所述存放室、所述交换室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室均与所述抽真空设备相连，在开启所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室任意一者与所述交换室之间的所述启闭装置前，所述抽真空设备，抽吸待开启的所述启闭装置对应的所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室或所述第二沉积室内的气体。
8.根据权利要求4所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，所述存放室、所述第一沉积室、所述退火室和所述第二沉积室沿所述交换室的周向依次排布。
9.根据权利要求4所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，所述托盘设置有至少两个所述蓝宝石基底。
10.根据权利要求4所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，所述启闭装置设置为真空闸板阀。
...【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，其特征在于，所述蓝宝石基底的尺寸取值包括2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，其特征在于，对形成有所述第一氧化锌层、所述锌镁氧层、所述第二氧化锌层和所述氧化铝模板层的所述蓝宝石基底退火，包括：
4.一种蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，用于实施如权利要求1-3任一项所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产方法，包括：
5.根据权利要求4所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，还包括手套箱，所述手套箱通过相应的所述启闭装置与所述存放室相连。
6.根据权利要求5所述的蓝宝石基碲氮共掺氧化锌透明导电材料生产设备，其特征在于，还包括氮气储存装置，所述手套箱和所述存放室均与所述氮气储存装置连接，在开启所述手...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨少延，石超，刘祥林，崔草香，朱瑞平，李成明，郭柏君，陈兆显，
申请(专利权)人：国鲸合创青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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