一种SGZO-Au-SGZO透明导电膜的制备方法技术

本发明专利技术属于发光材料领域，其公开了一种SGZO-Au-SGZO透明导电膜的制备方法，包括步骤，SGZO靶材的制备；将SGZO靶材、Au靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并抽真空；调整磁控溅射镀膜工艺参数，进行镀膜处理。本发明专利技术采用磁控溅射设备，于非加热状态下得到SGZO-Au-SGZO透明导电膜，其可见光平均透过率介于65～95％，最低方块电阻率为5Ω/□。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电材料领域，尤其涉及ー种利用磁控溅射法低温制备SGZO-Au-SGZO透明导电膜的方法。
技术介绍
透明导电膜是把光学透明性能与导电性能复合在一体的光电材料，由于其具有优异的光电特性，成为近年来的研究热点和前沿课题，可广泛应用于太阳能电池，LED, TFT,LCD及触摸屏等屏幕显示领域。虽然ITO膜是目前综合光电性能优异、应用最为广泛的ー种透明导电膜材料，但是铟有毒，价格昂贵，稳定性差，在氢等离子体气氛中容易被还原等问题，人们カ图寻找ー种价格低廉且性能优异的ITO替换材料。其中，掺镓氧化锌(Ga-dopedZnO，简称GZO膜)具有材料廉价，无毒，可以同ITO相比拟的电学和光学性能等特点，已成为最具竞争カ的透明导电膜材料。为了让GZO性能更加稳定，加入Si元素的共掺，有望在 更多的性能上超越IT0。采用磁控溅射方法制备硅镓氧化锌-金-硅镓氧化锌(即SGZO-Au-SGZO)透明膜，具有沉积速率高、膜附着性好、易控制并能实现大面积沉积等优点，因而成为当今エ业化生产中研究最多、エ艺最成熟和应用最广的ー项方法。但是，低温下的制备，不另加热处理，难以得到低电阻率的SGZO透明膜。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供ー种利用低温磁控溅射法制备SGZO-Au-SGZO透明导电膜的方法，其设计方案包括如下步骤(I)、靶材的制备选用SiO2含量0. I 3% (质量百分比)，优选2% (质量百分比)，Ga2O3含量2 15% (质量百分比)，优选5% (质量百分比)，余量为ZnO，三种粉体纯度皆为99. 99%，经过均匀混合后，在900°C 1350°C下烧结而成SGZO靶材，优选1200°C ；而Au靶材采用购买方式获得，纯度为99. 999% ；(2)、将步骤(I)中的SGZO靶材、Au靶材和衬底(如，石英片，单晶硅片或蓝宝石等)装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并用机械泵和分子泵把真空腔体的真空度抽至I. OX KT3Pa LOXKT5Pa 以上，优选 6. 0 X KT4Pa ；(3)、调整磁控溅射镀膜エ艺參数为SGZ0靶材和Au靶材的中心连线到衬底的距离为80 120mm，磁控溅射工作压强0. 2 2. OPa，氩气的工作气体流量15 35sccm，SGZ0靶材的溅射功率为60 160W，以及Au靶材的溅射功率为30 100W ;接着根据确定的沟エ艺參数进行镀膜处理，且在所述衬底上不断交替溅射SGZO层和Au层，最后得到得到三文治结构的所述SGZO-Au-SGZO透明导电膜；该SGZO-Au-SGZO透明导电膜中首层SGZO为20 120nm,优选 50nm, Au 层为 3 20nm,优选 IOnm,第二层 SGZO 为 30 150nm,优选 80nm。上述SGZO-Au-SGZO透明导电膜的方法制备エ艺中，优选磁控溅射SGZOエ艺參数溅射功率100W，工作压强I. OPa,以及氩气工作气体的流量20SCCm ;优选磁控溅射Auエ艺參数溅射功率60W，工作压强I. OPa,以及氩气工作气体的流量20sCCm ；本专利技术制备的SGZO-Au-SGZO透明导电膜，是在不增加衬底升温的条件下，得到了低的方块电阻(5 Q / □)，以及高的可见光平均透过率(95% )，并且在350°C下连续使用10天保持电阻率变化在15%以内，其性能已经可以与已经商品化的ITO薄膜的性能相媲美。附图说明图I为本专利技术SGZO-Au-SGZO透明导电膜制备方法的エ艺流程图；图2是本专利技术SGZO-Au-SGZO透明导电膜中，不同Au层厚度的方块电阻和可见光 透过率的变化；其中，曲线1，代表可见光的透过率；曲线2代表方块电阻率；方块电阻是由四探针仪测试而得；透过率是由紫外可见分光光度计测试透射率之后，取可见光380 770nm波长范围计算的平均值；图3是实施例I中的SGZO-Au-SGZO透明导电膜样品，在350°C下使用的电阻变化率跟使用天数的关系曲线；其中，电阻变化率是样品在某一温度下加热48小时后，由四探针测试得到新的方块电阻R1，该电阻值与原电阻值Rtl之差，再除以原电阻，得到变化率R%=(R「R0)/R0。具体实施例方式本专利技术于提供的ー种利用低温磁控溅射法制备SGZO-Au-SGZO透明导电膜的方法，如图I所示，包括如下步骤SI，靶材的制备选用SiO2含量0. I 3% (质量百分比)，优选2% (质量百分比)，Ga2O3含量2 15% (质量百分比)，优选5% (质量百分比)，余量为ZnO，三种粉体纯度皆为99. 99%，经过均匀混合后，在900°C 1350°C下烧结而成SGZO靶材，优选1200°C ；而Au靶材采用购买方式获得，纯度为99. 999% ;；S2，将步骤(I)中的SGZO靶材、Au靶材和衬底(如，石英片，单晶硅片或蓝宝石等)装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并用机械泵和分子泵把真空腔体的真空度抽至I. OX KT3Pa LOXKT5Pa 以上，优选 6. 0 X KT4Pa ；S3，调整磁控溅射镀膜エ艺參数为SGZ0靶材和Au靶材的中心连线到衬底的距离为80 120mm，磁控溅射工作压强0. 2 2. OPa，氩气工作气体的流量15 35sccm，SGZO靶材的溅射功率为60 160W，以及Au靶材的溅射功率为30 100W ;接着根据确定的沟エ艺參数进行镀膜处理，且在所述衬底上不断交替溅射SGZO层和Au层，最后得到得到三文治结构的所述SGZO-Au-SGZO透明导电膜。其中，步骤S3中，磁控溅射SGZOエ艺參数溅射功率100W，工作压强I. OPa,以及氩气工作气体的流量20SCCm ;磁控溅射SGZOエ艺參数溅射功率60W，工作压强I. OPa,以及氩气工作气体的流量20sccm ;SGZ0-Au-SGZ0透明导电膜中首层SGZO为20 120nm，优选50nm, Au层为3 20nm,优选IOnm,第二层SGZO为30 150nm,优选80nm。采用本专利技术采用磁控溅射设备，得到的SGZO-Au-SGZO透明导电膜，其可见光平均透过率介于65 95%,最低方块电阻率为5 Q / □,如图2所不。下面是本方面制备方法的具体实施例实施例I选用纯度为99. 99%的1% (质量百分比)Si02、3% (质量百分比)Ga203、余量为ZnO的粉体，分别经过均匀混合后，于1200°C烧结成O 50 X 2mm的SGZO靶材，并将SGZO靶材和Au靶材(从北京合纵科技股份有限公司购得，纯度为99. 999%)装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内。然后，先后用丙酮、无水こ醇和去离子水超声清洗柔性衬底，并用高纯氮气吹干,放入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内。把SGZO靶材和Au靶材的中心连线到衬底的距离设定为50mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到6. OX 10_4Pa，通入工作气体流量为20SCCm的氩气，压强调整为I. OPa,随后开始镀膜，且SGZO靶材的溅射功率设定为100W，Au靶材的功率设定为60W，镀膜沉积，得到膜层厚度分别为50，10，80nm的SGZO-Au-SGZO透明导电膜，该SGZO-Au-SGZO透明导电膜的方块电阻为5 Q / □，可见光平均透过率为85%。如图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.24 CN 201110044917.81.ー种SGZO-AU-SGZO透明导电膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤SI，将质量百分比为O. I 3%的SiO2、质量百分比为2 15%的Ga2O3和余量为ZnO原料混合、研磨后于900 1350°C烧结成SGZO靶材； 步骤S2，将步骤SI中得到的SGZO靶材、Au靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并将真空腔体的真空度设置在I. OX 10_3Pa I. OX 10_5Pa之间； 步骤S3，调整磁控溅射镀膜エ艺參数为磁控溅射工作压强O. 2 2. OPa，氩气工作气体的流量15 35sccm，SGZO靶材的溅射功率为60 160W，以及Au靶材的溅射功率为30 IOOff ;接着根据确定的沟エ艺參数进行镀膜处理，且在所述衬底上不断交替溅射SGZO层和Au层，最后得到三文治结构的所述SGZO-Au-SGZO透明导电膜。2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述步骤SI中，SiO2的质量百分比为2%，Ga2O3的质量百分比为5%，余量为ZnO。3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述步骤SI中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，王平，陈吉星，黄辉，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：