[发明专利]一种FTO薄膜表面选择性一步制备波纹结构的方法

说明书

本发明提供了一种FTO薄膜表面选择性一步制备波纹结构的方法，包括如下步骤：步骤1、FTO薄膜的预处理：取大小为2.0cm×2.0cm FTO薄膜，依次用去离子水、丙酮和乙醇浸泡样品在超声机中清洗20分钟，再用高纯氮气吹干，最后烘干，备用；步骤2、铜网辅助激光辐照FTO薄膜：将铜网放置于FTO薄膜正上方，再采用激光对铜网表面进行辐照处理，在FTO薄膜上得到波纹结构。本发明实验过程中铜网的引入，可有效在薄膜表面获得结构规则的波纹结构，而无需另外镀制铜层来制备波纹结构。

技术领域

本发明涉及激光微纳加工技术及半导体材料领域，特指采用一种铜网辅助激光在掺氟二氧化锡(FTO)薄膜表面制备波纹结构的方法。

背景技术

FTO薄膜作为透明导电氧化物(TCO)薄膜中的一种，因其具有良好的导电性，以及可见光区内有较高的透光性等特点，作为窗口层材料被广泛应用于薄膜太阳能电池、液晶显示器和光电转换器等光电器件领域。然而随着光电器件的研究和应用，现有技术制备的FTO薄膜的光学和电学性能已不能完全满足其快速发展的需要。

有研究表明，当透明导电薄膜表面具有如光栅结构、金字塔结构和蜂窝结构等周期性微纳结构时，由于这些结构具有突出的多元化结构可以减少光反射的表面，可有效提高薄膜的透光率。目前用于制备薄膜表面微纳结构的方法主要有：电子束刻蚀法、等离子体刻蚀法、电化学沉积法和纳米压印技术等。但这些方法制备工艺复杂、周期长、有的还需要使用有毒有害的化学试剂，往往带来制备效率低、污染坏境等一系列问题。前期发明人采用激光在金属/TCO薄膜表面成功诱导出规则的光栅结构，并有效提高了薄膜的透光率(专利号：ZL201410231952.4)。但这种方法需要对TCO薄膜表面进行金属层的复合，而金属膜的制备需要采用昂贵的专用镀膜设备才能完成，这对制备工艺的顺利进行具有一定的制约作用。因此，当前要找到一个操作简单，高效、低成本和可控性好的方法在透明导电薄膜表面制备周期性的微纳结构是非常重要的。

发明内容

本发明的目的是克服以往技术上的不足，提供一种利用铜网辅助激光在FTO薄膜表面制备微纳结构的方法，无需对薄膜进行预先镀膜处理，通过铜网辅助作用，再采用激光辐照法来实现FTO薄膜表面波纹结构的形成。

本发明提出的铜网辅助激光辐照法的技术方案如下：

一种FTO薄膜表面选择性一步制备波纹结构的方法，包括如下步骤：

步骤1、FTO薄膜的预处理：取大小为2.0cm×2.0cm FTO薄膜，依次用去离子水、丙酮和乙醇浸泡样品在超声机中清洗20分钟，再用高纯氮气吹干，最后烘干，备用；

步骤2、铜网辅助激光辐照FTO薄膜：将铜网放置于FTO薄膜正上方，再采用激光对铜网表面进行辐照处理，在FTO薄膜上得到波纹结构。

步骤1中，所述铜网为冲压式圆孔铜网，圆孔直径为80μm。

步骤2中，所述铜网辅助激光辐照FTO薄膜的步骤如下：

步骤A、将铜网放置在FTO薄膜正上方，调整铜网位置，控制铜网与FTO薄膜表面距离为0～1mm，使铜网表面位于激光器发出的激光束的焦点后，对铜网表面进行激光辐照处理；

步骤B、使用超短脉冲激光器作为输出激光的仪器，调整超短脉冲激光器的输出，控制激光能量密度为1.5～2.0J/cm²，扫描速度为5～10mm/s；

步骤C、根据选用的激光能量确定激光束的扫描线宽，以此来设定激光束的扫描路径，具体为：激光束作单向逐线扫描，通过设定线间距来控制相邻两线相互交叠，扫描线重叠率控制在60～80％；

步骤D、根据设定的激光束扫描路径控制激光束运动，使激光束垂直于铜网表面进行扫描。

步骤A中，所述铜网与FTO薄膜表面距离为0～1mm。