[发明专利]金属镁基UVC波段透明导电结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电材料制备技术领域，尤其涉及一种金属镁基UVC波段透明导电结构及其制备方法。

背景技术

传统的透明导电薄膜在近紫外和可见区具有较高的透过率，并兼具优良的导电性，已应用于平板液晶显示器、触摸屏、太阳能电池等领域。近年来，透明导电薄膜还被应用于低辐射玻璃、节能电致变色窗、除霜除雾玻璃、抗静电涂层、防电磁干扰透明窗和红外至雷达波段宽频谱隐身材料等诸多新兴领域。ITO(In₂O₃:Sn)、SnO₂:F、ZAO(ZnO:Al)等传统单层透明导电膜应用较为广泛，它们具有高可见光透过率(85％-90％)、化学稳定性好、与各种基板(如玻璃、PVC、硅片等)附着力好等优点。

然而随着发光与光电探测器件向深紫外区域发展，上述传统透明导电薄膜由于带隙宽度的限制(一般小于4.0eV)，难以透过波长小于300nm的深紫外光。目前，Si或者Sn掺杂Ga₂O₃薄膜具备深紫外透明导电性，但是由于材料的禁带宽度越大，将其掺杂成为导电材料的困难也越大，所以具有优良导电特性的单层Ga₂O₃基深紫外透明导电薄膜也较难制备。对于多层结构Ga₂O₃基深紫外透明导电薄膜而言，由于Ga₂O₃材料光学禁带宽度的限制，其很难透过波长小于250nm的UVC波段的紫外光。为此，研制电阻率低、UVC波段透射率高的新型材料或者新结构就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前缺少导电性优良、UVC波段透明的电极材料的问题，提出一种金属镁基UVC波段透明导电结构，该结构在UVC波段(200nm至290nm)实现了良好的透明导电性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种金属镁基UVC波段透明导电结构，包括两层Mg基化合物层，所述两层Mg基化合物层之间设置有金属Mg层。

进一步地，所述Mg基化合物层厚度为1-500nm，优选为10-50nm；所述金属Mg层厚度为0.1-20nm，优选为2-10nm。

进一步地，所述Mg基化合物层的材质为光学带隙较宽的材料，优选所述Mg基化合物层的材质为：MgO、MgS、MgF₂和MgCl₂中的一种或者几种混合。

本发明的另一目的还提供了一种金属镁基UVC波段透明导电结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用高纯靶材，将衬底放入反应室内，调节反应室内压强，调节衬底温度；

(2)通过磁控溅射方法在衬底上制备一层Mg基化合物层；

(3)通过磁控溅射方法，以高纯氩气为溅射气体，在Mg基化合物层上生长一层金属Mg层；

(4)通过磁控溅射方法继而在金属Mg层上再生长一层Mg基化合物层；获得金属镁基UVC波段透明导电结构。

进一步地，在步骤(1)之前，先清洗衬底，去除衬底表面杂质，吹干后待用。优选的所述衬底为单晶蓝宝石。

进一步地，步骤(1)所述高纯靶材为金属镁、MgO、MgS、MgF₂和MgCl₂中的一种或者几种，优选高纯金属镁靶材；反应室内压强范围为0.1Pa至20Pa，优选的所述反应室内压强范围为0.5-5Pa；所述衬底温度范围为0℃至1200℃，优选的所述衬底温度范围为25-500℃。

进一步地，步骤(2)和步骤(4)磁控溅射方法中的溅射气体为单一高纯气体或者混合气体。

进一步地，所述单一高纯气体或者混合气体为氧气、氟气、氯气、臭氧、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氟化氢、氯化氢、四氟化碳、氯化硼、氩气，以及含有氧元素、硫元素、氟元素和氯元素的气体中的一种或者多种。

进一步地，步骤(4)中，在金属Mg层上再生长一层Mg基化合物层后，进行后处理，所述后处理工艺包括对样品选择进行热退火、光辐射、磁辐射和核辐照中的一种或多种。

进一步地，所述退火温度范围为0℃至1500℃，优选为100-500℃；退火气氛为氧气、氮气、氟气、氯气、臭氧、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氟化氢、氯化氢、四氟化碳、氯化硼、氩气，以及含有氧元素、硫元素、氟元素和氯元素的气体中的一种或者多种；所述后处理工艺中反应室内压强范围为0.1Pa至150000Pa，优选为50000-120000Pa。