[发明专利]一种铟铝共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低阻P型透明导电金属氧化物半导体薄膜及其制造方法，特别涉及一种铟铝共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料及其制造方法。

背景技术

中国发明专利CN 03141558.X提供一种P型铟锡氧化物的制备方法，制成P型掺铟的二氧化锡透明导电薄膜，其缺点是在掺铟的二氧化锡中存在晶格畸变，导致空穴迁移率大幅下降，使得制成的薄膜的电阻率难以进一步降低，制约该薄膜导电性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铟铝共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料及其制造方法，即制成铟铝共掺的二氧化锡透明导电薄膜材料，利用铟、铝离子半径与锡离子半径之间的相互关系，使该导电薄膜的晶格畸变减小，载流子迁移率提高，电阻率降低，由此改善P型二氧化锡透明导电薄膜电学性能。

一种铟铝共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料，其特征在于该薄膜材料的分子通式为Al_xIn_ySn_1-x-yO₂，其中X的取值范围为0.07～0.12，y的取值范围为0.15～0.26，且满足0.40≤X/y≤0.50。

一种制造铟铝共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料的方法，其特征是采用下列工艺步骤：

1)以纯度皆为99.99％的锡、铟、铝为原料，用真空融炼法制作铟铝锡三元合金磁控溅射靶材，靶材的分子通式为Al_xIn_ySn_1-x-y，其中X的取值范围为0.07～0.12，y的取值范围为0.15～0.26，两者之比满足0.40≤X/y≤0.50；

2)取上述靶材，按常规直流磁控溅射工艺，在普通玻璃上沉积铟铝锡合金薄膜；

3)将上述合金薄膜置于空气或氧气中，在400℃～550℃的情况下热氧化1-2小时，形成铟铝共掺的P型二氧化锡薄膜材料。

表1为图1所示的单独掺铟的二氧化锡薄膜和铟铝共掺二氧化锡薄膜的霍尔效应测试结果：单独掺铟的二氧化锡薄膜的电阻率为420Ω.cm，而迁移率很低，仅为0.00373cm²V^-1S^-1；铝铟共掺的二氧化锡薄膜的电阻率为8.45Ω.cm，远比单独掺铟的二氧化锡薄膜的电阻率小，而迁移率却比单独掺铟时高2个数量级，为0.37cm²V^-1S^-1。可见同时掺入离子半径比锡离子大的铟离子和离子半径比锡离子小的铝离子，确实可以有效提高空穴的迁移率，显著降低P型二氧化锡薄膜的电阻率。

表1  掺铟、铝铟共掺二氧化锡薄膜的电学性能