[发明专利]一种透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由铟锡合金(InSn，In/Sn＝9/1wt％)和金属掺杂氧化锌导电 陶瓷反应共溅射制得的透明导电薄膜及其制备方法，既属于薄膜材料领域，也属 于光器件、电子器件领域。

背景技术

透明导电薄膜以其接近金属的导电率，可见光范围内的高透射率，红外高反 射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、发光器件、气敏元 件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/半导体(SIS)异质结、现代战机和巡航导弹 的窗口等。在很多显示器中需要高导电率的电极材料，以降低驱动电压和功耗， 提高响应恢复速度和显示器件的均匀性。透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物 薄膜占主导地位。目前被主要研究的氧化物薄膜有：二氧化锡(SnO₂)基薄膜、 三氧化二铟(In₂O₃)基薄膜和氧化锌(ZnO)基薄膜。在这几种氧化物半导体薄 膜中，In₂O₃基(如In₂O₃:Sn)薄膜和SnO₂基(如SnO₂:F)薄膜均存在有毒、 成本较高等问题。

ZnO基薄膜不仅具有同以上氧化物薄膜相比拟的电学和光学特性，而且其成 本低廉、无毒、易于大面积生产、在氢等离子体中更稳定，使其成为上述薄膜更 有利的替代者。

采用两个分立的ITO(铟锡氧化物)、AZO(掺铝氧化锌陶瓷)靶，对靶射 频(直流)溅射工艺制备透明导电的复合薄膜已有报道。但是采用对靶溅射工艺不 适合沉积大面积薄膜。

其中，采用InSn-AZO平面复合靶，制备具有高导电率的铟锡铝锌氧化物 (ITAZO)薄膜还未见报道。

发明内容

为减少稀有金属In的使用量，同时保证其导电及透光性能，本发明提供了一 种基于InSn/AZO复合靶技术制备ITAZO透明导电薄膜的方法。制备的透明导 电薄膜具有导电性好、透光率高、可常温沉积等优点。

本发明的的技术方案是：一种透明导电薄膜，其特征是：由铟锡(InSn)合 金靶与铝掺杂氧化锌(AZO)导电陶瓷形成复合靶，采用磁控溅射技术共溅射形 成，所述复合靶的结构是将铝掺杂氧化锌导电陶瓷置于铟锡合金靶的辉光区(溅 射区)，其中，导电陶瓷与铟锡合金靶的面积比为5～10％。

所述铟锡(InSn)合金靶的组成为In90wt％和Sn10wt％。

所述铝掺杂氧化锌导电陶瓷是按照Zn/Al原子比例97：3称取ZnO粉末和 Al₂O₃粉末，1400℃下烧结5小时制得的。

所述铝掺杂氧化锌(AZO)导电陶瓷可用镝掺杂氧化锌(DZO)、钇掺杂氧 化锌(YZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)或铟掺杂氧化锌(IZO)导电陶瓷代替。

上述薄膜是制备在普通玻璃、石英玻璃或透明塑料衬底上的，其中，所述透 明塑料是PET或PI。

所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征是：采用磁控溅射方法制备，反应 条件如下：

(1)本底真空度3×10^-3～1×10^-4Pa；

(2)工作气压0.1～1.0Pa；

(3)溅射功率是80～120W；

(4)溅射气压0.1-1Pa；

(5)溅射温度是0～35℃；

(6)溅射O₂/(Ar+O₂)流量比是14～22％。

本发明提供的制备方法可在柔性塑料等衬底上制备ITAZO复合透明导电薄 膜。所制备的薄膜可作为制备太阳能电池的电极材料，所制备的有机无机复合薄 膜太阳能电池性能可和采用商业的ITO、FTO薄膜作为电极材料制备的太阳能电 池的性能相媲美。

该工艺的优点是：基片不需要加热；薄膜可大面积沉积；电极导电性好；有 较好的透光性；可在柔性衬底上制备；薄膜表面具有良好的平整度且电学性能稳 定。并且，该工艺适用于各种场效应晶体管、薄膜太阳能电池、薄膜发光器件和 其他高温耐受性较差的光电子器件、电子器件的透明电极制备。

具体实施方式

1 靶材的制备：