[发明专利]一种锗掺杂的AZO靶材及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种锗掺杂的AZO靶材及其制备方法。

【背景技术】

近年来随着液晶显示器与太阳能电池的发展，使得透明导电薄膜成为关键性材料之一，如何降低透明导电薄膜材料成本与提高薄膜材料的性能为目前的首要目标。透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称TCO)薄膜主要包括In、Sn、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高以及电阻率低等光电特性，透明导电氧化物薄膜因其既透明又导电的性能而得以广泛应用。

ZnO基的TCO薄膜具有成本低、无毒、稳定性高等特点。纯的ZnO是宽禁带直接带隙半导体，具有0.1-10Ω·cm的电阻率。为了改善ZnO的导电性能，通常采用掺杂Al元素来提高ZnO材料的载流子浓度而改善导电性能。掺杂有Al的ZnO材料而制成的薄膜即AZO薄膜，具有较好的导电性能，但是由于AZO薄膜在使用较长时间后会出现导电性能不稳定而导致AZO薄膜失效。为了改善AZO薄膜的附着力和进一步提高薄膜的导电性，常采用对AZO薄膜进行进一步掺杂改性的方式来提高其性能。为制备这种薄膜，这就需要提供相应的其它元素掺杂的AZO靶材。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种锗掺杂的氧化锌铝靶材，以用于制备锗掺杂的AZO透明导电膜。

为达到上述发明目的，本发明提供一种锗掺杂的AZO靶材，该靶材中含有重量百分比为1-10％的氧化铝、0.1-5％的氧化锗，以及余量的氧化锌。

本发明还提供了该锗掺杂的AZO靶材的制备方法，包括以下步骤：

S1按事先确定好的比例分别称取原料氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末，加入粘结剂，加水混合均匀；

S2将混合物干燥后，将粉末进行压制成型，形成预先确定的形状和强度的坯体；

S3将坯体在常压、常气氛下在进行烧结，烧结温度为1200-1600℃。

本发明所提供的上述制备方法中，在步骤S1中，所述氧化锌、氧化铝、氧化锗之间的重量百分比例为氧化铝1-10％、氧化锗0.1-5％、余量为氧化锌。

上述制备方法中，在步骤S1中，所述粘结剂是选自聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯醇缩丁醛。

上述制备方法中，在步骤S1中，在步骤S1中，所述粘结剂的添加量为原料氧化锌、氧化铝、氧化锗的总重量的0.5-2％。

上述制备方法中，在步骤S1中，所述氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末为纳米级粉末，粒度为20-200纳米。

上述制备方法中，所述步骤S2中的干燥是采用喷雾干燥法。

上述制备方法中，所述步骤S2中对混合物的压制包括钢模压制和湿式等静压压制，首先将粉末进行钢模压制成形，形成预先确定的形状和强度的坯体，接着进行湿式等静压制，湿式等静压的工艺参数为100-160MPa。

上述制备方法中，还包括在步骤S3的烧结前，根据压制后胚体尺寸及烧结后的尺寸要求，对压制胚体进行机械加工。

上述制备方法中，还包括在步骤S3的烧结后，对烧结体进行机械加工，使之成为适于使用的靶材成品。

从以上技术方案可以看出，本发明所提供的锗掺杂的AZO靶材，与传统的AZO靶材相比较，具有如下优点：采用该靶材制备的透明导电膜的透光率高、电阻率低，薄膜附着力好，致密完整，稳定性好。可通过调整氧化锗和氧化铝的加入量，进而调节薄膜的载流子浓度及禁带宽度，改善导电性和可见过透过率。

本发明所提供的靶材的制备方法，相比较于现有技术中的AZO靶材制备方法，具有如下优点：生产工艺简单，生产成本低；可通过生产工艺参数的简单调整，制得不同要求的产品；可以制得形状复杂的产品；材料的利用率高。

【具体实施方式】

实施例1

取纯度为99.95％、粒度为20-200纳米的粉末氧化铝1g、氧化锗0.1g、氧化锌98.9g，再加入0.5克聚乙烯醇，并加入水中混合均匀；接着对混合物进行喷雾干燥；随后，将干燥后的粉末进行钢模压制成形，形成所需形状和强度的坯体，接着以100MPa进行湿式等静压制。压制后的胚体经机械加工至适合烧结后，在1200℃烧结成密度为理论密度96％的块体，再次进行机械加工，即制成标准尺寸的靶材。

应用该靶材，采用射频溅射沉积的方法在聚酯胶片或玻璃基片上沉积含锗的氧化锌铝透明导电薄膜，所得薄膜厚度500-600nm，电阻率0.5×10^-3Ω·cm，550nm波长下的可见光透过率95％。