本发明专利技术公开了一种透明导电薄膜的常温大面积沉积生产工艺，该工艺采用物理气相沉积的真空溅射镀膜方法，镀膜设备是基于非平衡磁场连续磁控溅射镀膜设备，设备的磁极之间的磁场强度互不相等构成非平衡磁场；靶材与基体的距离为15-25cm；作用在沉积靶材上的沉积电流控制在40～50A，相应的沉积电压为390～420V；流入真空腔体的惰性气体流量为250～380sccm，混合气体含有氧气时，流入真空腔体的氧气的流量为流入真空腔体的惰性气体流量的3～5%；通过工艺参改进数并采用非平衡磁场布置形式促使形成透明导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面；该工艺适合工业化自动连续磁控溅射生产线，可在不同的材质的基体上，大面积连续溅射批量生产不同类型的多种透明导电薄膜产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能以及其他透明导电薄膜应用等
，尤其是涉及一种透明导电薄膜的常温大面积沉积生产工艺。
技术介绍
透明导电薄膜是一类既透明又导电的特殊功能性薄膜，目前主要由In、Sn、Sb、Zn 和Cd等的掺杂氧化物以及由In、Sn、Sb、Zn和Cd等的氧化物与Ag、Au等贵金属薄膜相混合组成。他们具有禁带宽、可见光谱区内光的透射率高和电阻率低等共同的光学和电性能， 目前广泛用于显示器、各种光电电子器件、触摸屏、防辐射、建筑的节能保温、交通工具上的防雾除霜和太阳能等众多领域。透明导电薄膜的工业化生产通常采用物理气相沉积法或者化学气相沉积法制备。无论是采用物理气相沉积的方法制备透明导电薄膜还是采用化学气相沉积的方法沉积透明导电薄膜，其最终都是确保所沉积的透明导电薄膜在和所用的基体有足够的附着强度的前提下，满足不同的光学和电性能。除了以上对透明导电薄膜产品的基本要求之外，在不同的应用领域中，很多应用都对透明导电薄膜的组成、结构和缺陷等都提出了自己的特殊要求，而这些具体的不同要求都和透明导电薄膜的微观结构紧密相联系。透明导电薄膜的微观结构是直接与薄膜的沉积方法、沉积设备、沉积工艺、沉积时的工作状况和环境条件以及所用的沉积材料密切相关的。而为了满足对透明导电薄膜的不同要求，以上在透明导电薄膜沉积时众多要素是难于绝对的统一一致的，甚至有些很苛刻的独特的沉积条件也是无法达到的。因此，几乎所有的工业化透明导电薄膜的生产，在追求最便利和效益的前提下，通过提高薄膜沉积的温度来实现满足对透明导电薄膜产品的不同要求。另外，当采用化学气相沉积方法制备透明导电薄膜时，由于首先要满足所用原料的化学反应条件，一般都必须要加热到一定的温度。目前物理气相沉积法制备透明导电薄膜多在真空条件下，加温到350°C — 400°C左右，而化学气相沉积法制备透明导电薄膜更要加温到500°C以上。过多的加热不仅消耗大量的能源，增加成本，对生产设备也提出许多的苛刻的要求。同时，由于在薄膜制备时始终处于高温的状况下，也就极大的限制了薄膜沉积所用基体材料的选用范围，使得很多价格合理的高透明材料不能作为透明导电薄膜的基体运用，也就相应的提高了透明导电薄膜产品的成本和价格，而且更加限制了透明导电薄膜产品的应用范围。并且，在薄膜制备时始终处于高温的状况下，也会促使薄膜沉积所用基体材料的变形，改变了薄膜沉积所用基体材料的某些物理和化学性能，降低了透明导电薄膜产品的成品率。高温设备的操作也给生产安全带来问题，会留下对生产一线人员生命保护和生产设备维护的不可预知的隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种透明导电薄膜的常温大面积沉积生产工艺，该工艺适合工业化自动连续磁控溅射生产线，可在不同的材质的基体上，大面积连续溅射批量生产不同类型的多种透明导电薄膜产品。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案本专利技术的透明导电薄膜的常温大面积沉积生产工艺是，在真空腔体内充入惰性气体与其他气体的混合气体或仅充入为惰性气体，通过所述混合气体或惰性气体氛围内的低压等离子体气体放电，在基体上形成透明导电薄膜，所使用的镀膜设备是基于非平衡磁场连续磁控溅射镀膜设备，该设备的磁极之间磁场强度互不相等构成非平衡磁场的布置形式；靶材与基体的距离为15-25cm ；作用在沉积靶材上的沉积电流控制在40 50A，相应的沉积电压为390 420V ；流入真空腔体的惰性气体流量为250 380sCCm，采用混合气体时，流入真空腔体的其他气体的流量为流入真空腔体的惰性气体流量的3 5%，其他气体可以是氧气、氢气等气体中的一种或多种混合物；通过所述的物理气相沉积的工艺参数的优化，并采用非平衡磁场布置形式促使形成透明导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。进一步，在所述真空腔体内安装可自由拆卸挡板形成双通道。进一步，所述的沉积的靶材与基体之间的距离应保持在20 Cm。进一步，所述的惰性气体的流量为300sCCm。进一步，所述的电压最好为400V。本专利技术的有益效果是本专利技术的工艺是采用的常温物理气相沉积方法制备透明导电薄膜的优化磁控溅射技术，实际生产时是在室温的条件下，利用自主设计的工业化自动连续磁控溅射生产线，主要是通过低气压等离子体的非均勻放电性形式，这种低气压等离子体的非均勻放电性形式是通过改善物理气相沉积的工艺参数和采用更加合理的设备结构以及经过优化的磁场布置形式等多种技术和理论的综合，促使形成透明导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。本专利技术采用的常温大面积工业化均勻沉积透明导电薄膜技术，可在不同的材质的基体上，大面积连续溅射批量生产不同类型的多种透明导电薄膜产品，所镀的产品能满足各相关应用领域对透明导电薄膜的不同光学和电性能的独特要求。在通常的物理气相沉积薄膜中，沉积的靶材与基体之间的距离是一个很重要的工艺参数，这个距离是否合适，很大程度上决定了所沉积的薄膜的微观结构、薄膜缺陷状况、 薄膜与基体的附着力的大小和薄膜的其他物理化学性能是否合乎要求。而在现有的工艺中，由于设备制造商是不知道使用者需要沉积的薄膜的类型，这一距离是固定不可调节的， 并且，通常取得不一定很合理，根据在常温的条件下工业化大规模连续均勻沉积透明导电薄膜的要求，根据大量的理论分析和试验，在多种不同的基体材料上，沉积满足不同光学和电性能的多类型的透明导电薄膜产品的优化后的沉积的靶材与基体之间的距离的合理范围。为了在常温的条件下工业化大规模连续均勻沉积透明导电薄膜，沉积的靶材与基体之间的距离应保持在20 cm,并且有5 cm左右的调节范围。以适应不同的设备上沉积不同透明导电薄膜的需求。在物理气相沉积中，各种工艺气体的流量控制和配气分布也对所沉积的薄膜的结构和性能有重要影响。其中的惰性气体不仅是等离子体的发生源，而且其流量的大小也与沉积功率相互互动，并影响到所沉积的薄膜的致密性。其他类的工艺气体，如氧气、氢气等，是作为薄膜成分中的一部分而加入，并且对透明导电薄膜的光学和电性能有很大的影响， 这些工艺气体流量控制有时直接决定透明导电薄膜的光学透过率和薄膜的方块电阻的大小。根据在常温的条件下工业化大规模连续均勻沉积透明导电薄膜的要求，依照不同的设备和产量，其中惰性气体的流量可选取300sCCm，并且应由50 - SOsccm的调节范围，其他工作气体则应根据实际要求配置，通常应取惰性气体流量的3% - 5%。物理气相沉积薄膜的功率大小是对所沉积的薄膜的微观结构、薄膜缺陷状况、薄膜与基体的附着力的大小和薄膜的其他物理化学性能具有决定作用的要素之一。薄膜沉积时的功率足够，所沉积的薄膜微观致密，缺陷少，薄膜与基体的附着力牢固，薄膜的各项物理化学性能高。但过高的沉积功率也会伤及沉积后的薄膜，功率过低则沉积的薄膜微观疏松，缺陷多，薄膜与基体的附着力差。薄膜沉积的功率控制，通常是通过作用在沉积靶材上的电流和电压体现的，在常温的条件下工业化大规模连续均勻沉积透明导电薄膜，作用在沉积靶材上的电流应该在40 - 50A,而相应的电压在400V左右。在双通道之间安装可以自由装配的挡板机构，使得在真空腔体的两个不同的通道能够在不同的基体上沉积相同的薄膜时以及在相同的基体上沉积相同的薄膜时，隔绝背饶射的现象，提高沉积薄膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．透明导电薄膜的常温大面积沉积生产工艺，在真空腔体内充入惰性气体与其他气体的混合气体或仅充入为惰性气体，通过所述混合气体或惰性气体氛围内的低压等离子体气体放电，在基体上形成透明导电薄膜，其特征在于：所使用的镀膜设备是基于非平衡磁场连续磁控溅射镀膜设备，该设备的磁极之间磁场强度互不相等构成非平衡磁场的布置形式；靶材与基体的距离为１５－２５ｃｍ；作用在沉积靶材上的沉积电流控制在４０～５０Ａ，相应的沉积电压为３９０～４２０Ｖ；进入真空腔体的惰性气体流量为２５０～３８０ｓｃｃｍ，采用混合气体时，流入真空腔体的其他气体的流量为流入真空腔体的惰性气体流量的３～５％；通过所述的物理气相沉积的工艺参数的优化，并采用非平衡磁场布置形式促使形成透明导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周钧，
申请(专利权)人：周钧，
类型：发明
国别省市：32
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