[发明专利]一种透明导电氧化物薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电材料领域，具体涉及一种透明导电氧化物薄膜的制备方法。

背景技术

透明导电氧化物薄膜(TCO)广泛应用于各类显示器的透明电极、电炊锅的透明发热元件、太阳能电池的透明电极，它主要负责光电流的收集，因此要求具有高的电导率；同时，TCO的存在要尽量减少对太阳光谱的吸收，因此要求其具有宽能隙宽度，对可见光的吸收少，透过率高。目前应用较广的TCO有金属掺杂的ZnO薄膜及金属掺杂的In₂O₃薄膜；ZnO薄膜的掺杂金属主要有铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、钼(Mo)等，代表性的为铝掺杂ZnO(AZO)；In₂O₃薄膜的掺杂金属主要有锡(Sn)、镍(Ni)、钼(Mo)等，代表性的为锡掺杂In₂O₃(ITO)。优质的ITO对可见光的透过率达95%以上，ITO的功函约为4.5～5.3eV，没有一个相对确定的值，其由Sn掺杂量、表面粗糙度、表面处理等相关。AZO是继ITO之后新开发出来的一种新型具有宽禁带(3.37eV)的、在可见光范围具有高透射率和低电阻率的n型半导体透明导电氧化物薄膜．因其具有易产生缺陷和进行掺杂，并且价格便宜、无毒和稳定性高等特点，可被广泛应用于压电转换、光电显示及电子器件等方面。

制备TCO薄膜的主要方法有磁控溅射法、化学气相沉积法(CVD)、溶胶-凝胶法(S-G)、脉冲激光沉积法(PLD)和喷射热分解法(SP)等。其中以磁控溅射技术最为成熟，工艺控制性好，已被广泛用于TCO薄膜的商业化生产；而S-G法由于所用原料易得、制膜工艺简单、反应过程易于控制、原材料的利用率高、易得到多组元组分分布均匀的材料、可大面积成膜，而成为目前备受关注的制备方法。但是，溶胶-凝胶法制备的TCO薄膜由于凝胶中液体量大，干燥时产生收缩，易产生开裂，烧制时经常会残留气孔及-OH或C，使得制品带黑色。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种透明导电氧化物薄膜的制备方法。

本发明是这样实现的，提供一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一、获得锌盐或铟盐与掺杂金属盐的溶胶溶液，其中，溶胶溶液的粘度为15～20mPa·s，所述锌盐或者铟盐中锌或者铟的浓度为0.1～1mol/L，锌与掺杂金属的摩尔比值为0.001~0.03，铟与掺杂金属的摩尔比值为0.05~0.15；

步骤二、将成膜介质浸入到所述溶胶溶液中，停留1～30s，然后以1～300cm/min的速度将所述介质提拉出所述溶胶液面，随后在80°C～300°C下保持0.5～30min，冷却；

步骤三、重复步骤二至所述成膜介质上的膜厚达到所需厚度，获得所述透明导电氧化物薄膜。

本发明的透明导电氧化物薄膜的制备方法，通过限定溶胶粘度、掺杂粒子的浓度、提拉速度以及处理温度，能够获得性能优异的透明导电氧化物薄膜。其工艺设备简单，过程节能环保，可以大面积在不同形状、不同材料的基底上制备薄膜，成膜均匀性好，对介质材料的附着力强，透明度好。此外，该方法还能够定量掺杂，精确控制掺杂水平，有效的控制薄膜成分以及微观结构，适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一、获得锌盐或铟盐与掺杂金属盐的溶胶溶液，其中，溶胶溶液的粘度为15～20mPa·s，所述锌盐或者铟盐中锌或者铟的浓度为0.1～1mol/L，锌与掺杂金属的摩尔比值为0.001~0.03，铟与掺杂金属的摩尔比值为0.05~0.15；

步骤二、将成膜介质浸入到所述溶胶溶液中，停留1～30s，然后以1～300cm/min的速度将所述介质提拉出所述溶胶液面，随后在80°C～300°C下保持0.5～30min，冷却；

步骤三、重复步骤二至所述成膜介质上的膜厚达到所需厚度，获得所述透明导电氧化物薄膜。