[发明专利]三掺杂新型透明导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明导电薄膜的制备方法，特别涉及一种三掺杂新型透明导电薄膜的制备方法。

背景技术

ZnO基透明导电薄膜作为ITO（Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物）薄膜最合适的替代者之一，它可以应用在太阳能电极、液晶显示屏、光电器件、特殊功能窗口涂层等方面。不同于ITO薄膜的是：1. Zn比In/Sn的存储量丰富且廉价无毒；2. ZnO薄膜在氢气环境下不易生还原反应，也不会变黑导致透光率降低；3. ZnO基薄膜的生产工艺相对简单，成本低。ZnO晶体结构中存在天然的锌间隙与氧空位，这样相对开放式的晶体结构，使得外来原子容易进入ZnO，且不影响其晶体结构。经过掺杂后，ZnO薄膜因其组分、微结构和缺陷发生变化，使得该类薄膜具有较低的电阻率和较高的透光率，并且在等离子体环境中有较高的稳定性。目前研究较多的为单金属掺杂。Al是掺杂效果较好的，且当Al³⁺掺杂浓度过高时，晶粒里的Al³⁺会在内部团簇，反而会使部分产生施主载流子的Al³⁺钝化，降低载流子浓度。而F元素的掺入可在ZnO点阵中形成置换晶界, 使载流子浓度增加从而提高导电性。N元素作为最好的p型掺杂元素，在ZnO中能够产生浅受主能级，且与施主元素共掺后可以提高N的溶解度，产生更浅的N受主能级。因此有必要通过Al、N、F三元素共掺，减少ZnO基透明导电薄膜中的缺陷，增加载流子浓度，从而获得一种具有优良光电性能的新型透明导电薄膜，使其得到更好利用。

发明内容

本发明通过Al、N、F三元素共掺，以减少ZnO基透明导电薄膜中的缺陷，增加载流子浓度，从而获得一种具有优良光电性能的新型透明导电薄膜，使其得到更好利用。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种三掺杂新型透明导电薄膜的制备方法，它包括以下步骤： 

A）前处理：将普通载玻片先后放入丙酮（C₃H₆O）、无水乙醇及去离子水中进行超声清洗，然后吹干备用；

B）溶胶配制：将二水合乙酸锌(CH₃COO)₂Zn·2H₂O溶于乙二醇甲醚（C₃H₆O₂）后，加入Al³⁺，然后加入NH₄⁺和F^-；其中Al³⁺和NH₄⁺的掺杂比为2:1，NH₄⁺和F^-的浓度相等；最后加入与乙酸锌等摩尔的单乙醇胺（MEA）；将上述混合液放入40-80°C水浴锅中搅拌2h，然后陈化48h得到溶胶；

C）旋涂镀膜：将通过A）步骤前处理后的载玻片放置于匀胶机的载物台上，把通过B）步骤陈化好的溶胶滴加在玻璃衬底上，旋转，烘干；

D）热处理：将通过C）步骤处理后的镀膜载玻片于150-400°C下预烧后，继续C）步骤，如此重复涂镀4-14层后，在450-700°C条件下退火1h。

作为优选，三掺杂新型透明导电薄膜的制备方法，它包括以下步骤： 

A）前处理：将2×2cm的普通载玻片先后放入丙酮（C₃H₆O）、无水乙醇及去离子水中超声清洗，分别进行5-20min，然后吹干备用；