[发明专利]柔性衬底上室温溅射沉积氧化铟锡透明导电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别是涉及一种室温下溅射制备柔性氧化铟锡透明导电薄膜的方法。

背景技术

越来越多的电子器件朝着柔性化、超薄化的方向发展，而有机柔性衬底氧化铟锡薄膜不但具有与玻璃衬底氧化铟锡膜相同的透明导电特性，而且由于其可卷曲、可挠曲、重量轻、不易破碎、易于大面积生产、便于运输等独特优点，被广泛地应用于平板显示器件，大面积异质结薄膜太阳电池、大面积透明电磁屏蔽、柔性光电器件及触敏覆盖层等领域，因此国际上对有机柔性衬底氧化铟锡膜的需求日益迫切。

现已出现了多种柔性氧化铟锡透明导电的制备方法。M.Buchanan等人采用磁控溅射，在衬底温度为130℃的条件下，分别以玻璃和聚酯薄膜为衬底制备出电阻率为4×10^-4Ω·cm，膜厚为80nm，可见光透过率大于85％的氧化铟锡透明导电膜；John C.C.Fan等人利用离子束溅射方法，在衬底温度为100℃的条件下，在聚脂薄膜衬底上制备了电阻率约为5.5×10^-4Ω·cm，可见光透过率超过了80％的氧化铟锡透明导电薄膜；CN 200610013295.1专利采用电子束蒸发，在衬底温度为100℃的条件下，在聚酰亚胺衬底上制备了电阻率为2.168×10^-4Ω·cm，方块电阻为22，可见光透过率为90％的氧化铟锡透明导电薄膜。

有机柔性衬底不同于玻璃衬底，普遍存在软化点低、耐热性差、热稳定性差的缺点，受热时容易在热应力的作用下发生形变，或发生裂解产生碳氢化合物而污染氧化铟锡薄膜。但如果沉积过程中衬底温度过低，则会影响氧化铟锡薄膜的生长，导致膜层表面粗糙、晶粒尺寸偏小、电阻率偏大、可见光透射率偏低等问题。上述现有技术虽然能够获得光电性能较好的氧化铟锡薄膜，但是，普遍存在以下缺陷：

1.上述这些现有技术仍然需要对衬底进行加热，这必然会导致衬底变性、变型，影响使用；

2.制备中的工艺参数要求苛刻，需要严格控制氧分压、溅射功率等制备工艺，否则难以获得理想的氧化铟锡膜；

3.没有在有机衬底上设置扩散阻挡层，随着时间的推移，衬底成分会扩散到氧化铟锡薄膜中，导致氧化铟锡掺杂而过早失效；

4.难以实现大面积均匀成膜，也难以进行产业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在室温条件下制备出优良光电性能的柔性氧化铟锡透明导电薄膜的方法。

本发明是通过以下方法实现上述目的：其工艺步骤包括：清洗、抽真空、充工作气体、紫外线在线辐照、阻挡层制备、氧化铟锡膜制备；其中：

清洗：将有机柔性衬底用电子清洗剂擦洗后，用去离子水超声清洗；再用无水乙醇超声清洗；然后干燥；

抽真空：将上述经清洗的柔性衬底置于磁控溅射设备内抽真空；

充工作气体：向磁控溅射设备内通入氩气和氧气，调节流量，保持氩氧比在(6.0～7.5)∶0.2，工作气体总压强为5×10^-1Pa；

紫外线在线辐照：接通真空钟罩内的紫外线灯，对基片进行等离子体清洗，并提高参与溅射分子的活性；

阻挡层制备：紫外线辐照下，用二氧化硅靶作靶材，阴极靶到衬底的靶基距为6～8cm，采用射频磁控溅射法在已清洗的有机柔性衬底上镀覆二氧化硅膜层作为扩散阻挡层；

氧化铟锡膜制备：在室温条件下，采用紫外线辐照，用氧化铟锡陶瓷靶作靶材，阴极靶到柔性衬底的靶基距为6～8cm，用射频磁控溅射与直流磁控溅射中的一种磁控溅射，在已镀覆二氧化硅膜层的柔性衬底上磁控溅射氧化铟锡薄膜。

所述的柔性衬底为：聚脂、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯对苯二甲酯、聚丙烯己二酯、聚四氟乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚砜、尼龙中的任一种透明度好、热稳定性优良、耐腐蚀性好的有机材料。

所述的阻挡层制备工艺中，选用纯度99.99％的石英材料构成的二氧化硅靶材，采用射频磁控溅射，在工作压强为5×10^-1Pa、射频功率为200W～500W下，镀覆于在所述柔性衬底上，二氧化硅薄膜膜厚为10～40nm。

所述紫外线灯的辐射波长为100～400nm；

所述的氧化铟锡靶材为陶瓷靶，其化学成分为氧化铟∶氧化锡＝90∶10～80∶20(wt％)；

所述的氧化铟锡薄膜采用氧化铟锡陶瓷靶作靶材，调节直流溅射功率为200W～500W，或射频溅射功率为350W～500W，用磁控溅射在已镀覆二氧化硅膜层的柔性衬底上室温制备氧化铟锡薄膜；