[发明专利]多元复合透明导电薄膜制备方法及其制备的薄膜和应用

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电材料制备领域，具体涉及一种多元复合透明导电薄膜的制备方法及其制备的薄膜和应用。

背景技术

透明导电薄膜是把光学透明性能与导电性能复合在一体的光电材料，由于其具有优异的光电特性，成为近年来的研究热点和前沿课题。虽然氧化铟锡ITO(Indium-Tin Oxide)薄膜是目前综合光电性能优异、应用最为广泛的一种透明导电薄膜材料，但由于铟有毒，价格昂贵，稳定性差，存在铟扩散导致器件性能衰减等问题，促使人们力图寻找一种价格低廉且性能优异的ITO替换材料。其中，掺铝氧化锌(Al-doped ZnO，简称AZO薄膜)以及掺锑氧化锡(Sb-dopedSnO₂，简称ATO薄膜)具有与ITO相比拟的电学和光学性能等特点，同时其材料廉价，无毒，已成为最具竞争力的透明导电薄膜材料。但AZO薄膜存在表面和晶粒间界氧吸附导致电学性能下降的问题，而ATO在这方面正好可以弥补AZO的缺点。但研究表明，ATO又存在电阻过高，难以刻蚀的等问题。二者的这些缺点，限制了它们的应用范围。

发明内容

本发明实施例提供多元复合透明导电薄膜的制备方法及其制备的薄膜和应用，旨在解决现有技术中透明导电薄膜电学性能不稳定以及电阻高的问题。

本发明实施例是这样实现的，第一方面提供一种多元复合透明导电薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

AZO靶材的制备，将Al₂O₃和ZnO粉体混合，烧结作为靶材，所述Al₂O₃与ZnO的摩尔量比为1/90～1/50；

ATO靶材的制备，将Sb₂O₃和SnO₂粉体混合，烧结作为靶材，所述Sb₂O₃与SnO₂的摩尔量比为1/7～1/5；

薄膜的沉积，将所述AZO靶材和ATO靶材装入磁控溅射腔体内，抽真空，设置衬底温度为500℃～800℃，并在衬底上加载负偏压，惰性气体流量为15sccm～25sccm，压强为0.2Pa～1.6Pa，AZO靶位和ATO靶位的溅射功率为60W～160W，沉积时间为40min～240min。

本发明实施例的另一目的在于提供上述多元复合透明导电薄膜的制备方法获得的透明导电薄膜。

本发明实施例的另一目的在于提供采用上述多元复合透明导电薄膜的制备方法获得的透明导电薄膜在半导体光电器件中的应用。

本发明实施例以AZO和ATO为靶材，采用磁控溅射法，同时在衬底上加载负偏压，生长多元复合透明导电薄膜。此方法具有沉积速率高、衬底温度相对较低、薄膜附着性好、易控制并能实现大面积沉积等优点，此外，在衬底上加载负偏压能够吸引等离子体中的阳离子不断轰击衬底，减少衬底上能量较低的靶材分子，增加有利于导电性提高的氧空位，实现多元复合的透明导电薄膜性能的提高。

附图说明

图1是本发明实施例的多元复合透明导电薄膜的制备方法的流程图；

图2是本发明实施例1～5的多元复合透明导电薄膜的在紫外-可见光下的透光率；

图3是本发明实施例1～5的多元复合透明导电薄膜的电阻率与加载于衬底上的负偏压的变化曲线图；

图4是本发明实施例3的多元复合透明导电薄膜的电阻变化率与温度的变化关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例是这样实现的，第一方面提供一种多元复合透明导电薄膜的制备方法，请参阅图1，其包括如下步骤：

S01：AZO靶材的制备，将Al₂O₃和ZnO粉体混合，烧结作为靶材，所述Al₂O₃与ZnO的摩尔量比为1/90～1/50；

S02：ATO靶材的制备，将Sb₂O₃和SnO₂粉体混合，烧结作为靶材，所述Sb₂O₃与SnO₂的摩尔量比为1/7～1/5；