[发明专利]一种具有优良环境稳定性的氧化锌透明导电材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有优良环境稳定性的氧化锌透明导电材料及其制备方法。具体地，本发明公开了一种氧化锌薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)提供经掺杂的氧化锌基靶材；2)将所述经掺杂的氧化锌基靶材置于磁控溅射设备中，抽真空达到第一压力；3)通入第一气体和第二气体的混合气体，直至腔体内部达到第二压力；4)在基片上使用所述经掺杂的氧化锌基靶材进行磁控溅射制膜，得到所述氧化锌薄膜。本发明还公开了以所述制备方法制得的氧化锌薄膜及其应用。所述氧化锌薄膜兼具优异光电特性和环境稳定性，因此可广泛应用于各种场合。所述制备方法具有工艺简单、成本低、可直接在现有设备上实施的特点。

技术领域

本发明涉及光电材料领域，具体地涉及一种具有优良环境稳定性的氧化锌透明导电材料及其制备方法。

背景技术

氧化锌作为一种环境友好、储量丰富的多功能宽禁带氧化物材料，在经过一定数量的简并掺杂(如铝、镓、铟、锡等)后，可以变成较高光电性能的透明导电氧化物材料(transparent conductive oxide，TCO)，具有紫外光吸收、可见光透明、红外光反射以及电学特性可调等优点，在平板显示、薄膜太阳能电池、建筑节能用Low-E玻璃、智能玻璃等光电信息领域得到越来越多的应用，可以作为薄膜太阳能电池中的透明电极层、中间介质层和背电极高反射层、节能Low-E玻璃中的功能介质层、智能玻璃的透明电极层以及家电玻璃的红外反射层等。

目前沉积氧化锌基薄膜的技术多种多样，其中以磁控溅射成膜最为成熟，它具有薄膜致密度高、均匀性与重复性好且易于大面积高速沉积等优点而被工业界接受并广泛采用。然而现有的磁控溅射的氧化锌透明导电薄膜在实际应用过程中还面临一些环境稳定性的问题：(1)氧化锌本身是两性氧化物，很容易遭受酸、碱的腐蚀；(2)氧化锌的耐高温特性较差，例如在空气气氛下，铝掺杂的氧化锌透明导电薄膜很难承受300℃以上的高温；(3)氧化锌的耐湿热稳定性较差，目前不少光电类的器件需要通过诸如1000h的85℃与85％湿度的测试或者等效的24h高加速老化(HAST)测试，氧化锌类的透明导电薄膜很容易遭受水气的侵蚀，导致器件的失效。

因此，本领域急需开发一种兼具优异光电特性和环境稳定性的氧化锌薄膜，以进一步促进氧化锌薄膜的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具优异光电特性和环境稳定性的氧化锌薄膜，以进一步促进氧化锌薄膜的推广应用。

本发明的第一方面，提供了一种氧化锌薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)提供经掺杂的氧化锌基靶材；

2)将所述经掺杂的氧化锌基靶材置于磁控溅射设备中，抽真空达到第一压力；

3)通入第一气体和第二气体的混合气体，直至腔体内部达到第二压力；

4)在基片上使用所述经掺杂的氧化锌基靶材进行磁控溅射制膜，得到所述氧化锌薄膜。

在另一优选例中，所述经掺杂的氧化锌基靶材是如下制备的：

i)提供含氧化锌粉体、第一氧化物粉体和第二氧化物粉体的第一混合物；

ii)将所述第一混合物、分散剂和溶剂混合得到第二混合物；

iii)球磨处理所述第二混合物，得到第三混合物；

iv)干燥处理所述第三混合物，得到第四混合物；

v)任选地研磨处理所述第四混合物，得到第五混合物；

vi)压制成型前述步骤所得混合物，得到初始陶瓷坯体；

vii)烧结处理所述初始陶瓷坯体，得到所述经掺杂的氧化锌基靶材。

在另一优选例中，所述氧化锌粉体的粒径为100－500nm，较佳地200-400nm。