[发明专利]一种复合透明导电薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合透明导电薄膜及其制备方法，复合透明导电薄膜由透明氧化物层和薄金属层堆叠构成，其中薄金属层位于透明氧化物层之下，薄金属层的厚度为3～30nm，薄金属层呈透明状态，薄金属层中存在纳米孔；具体制备方法是：步骤(1)，制备薄金属层；步骤(2)，制备透明氧化物层并形成所需图案，经退火处理后放入液体中将未被透明氧化物覆盖的薄金属层除去，而透明氧化物层及被其所覆盖的薄金属层则保存下来，实现复合透明导电薄膜的图案化。图案化过程无需掩膜光刻，所制备的复合导电薄膜电阻率良好，电学稳定性好，具有一定的光学透过性，并且耐高温，抗氧化和抗侵蚀。

技术领域

本发明涉及导电薄膜技术领域，特别涉及一种导电氧化物/金属复合透明导电薄膜及其图案化方法，可用于电极布线中。

背景技术

近年来，透明氧化物导电薄膜，如ITO、AZO、IZO、FTO、ATO等广泛应用于光电器件中，如触摸屏、电致变色器件、太阳能电池、有机发光二极管和薄膜晶体管等。

目前，产业化的透明氧化物导电薄膜大部分采用物理气相沉积方法制备，实现薄膜的图案化也要采用掩膜或者传统的光刻方法，不仅造成了材料的浪费，制备工艺也相对复杂，导致成本相对较高。喷墨印刷作为一种可直接实现材料图案化沉积的溶液加工技术，被认为有希望应用于薄膜的大面积低成本制备。Jaewon Jang等(Advanced ElectronicMaterials，1,1500086，2015)报道了喷墨印刷的Sb掺杂SnO₂导电薄膜应用于薄膜晶体管的制备，其在500℃条件下退火的电阻率为4×10^-2Ω·cm。Keunkyu Song等(Journal ofMaterials Chemistry,21,14646,2011)报道了一种可溶液加工的ITO配方，在600℃，N₂/H₂混合气的条件下退火，ITO薄膜的电阻率可以达到8.3×10^-4Ω·cm。由氯化铟和四氯化锡前驱体制备的ITO薄膜，在N₂/H₂混合气的退火条件下，可以获得方阻为的导电薄膜(Thin Solid Films,389，207，2001)。由于印刷方法制备的氧化物透明导电薄膜较高的成膜温度(普遍大于500℃)，需要氢化工艺处理提高电导率，同时氢在氧化物中不稳定，后续的退火工艺会导致氢的逸出，造成电导率的减小，截止目前为止，喷墨印刷制备的透明导电氧化物薄膜的导电性和电学稳定性还达不到应用的要求。

在印刷金属电极方面，目前比较成熟的是Ag的印刷，但印刷的Ag电极极易氧化，抗侵蚀能力差，若后续沉积别的薄膜，且进行退火处理(>200℃)，则存在明显的Ag扩散问题，限制了该金属材料在器件制备中的应用。Au由于化学性质稳定，在较高的温度下不发生氧化，抗侵蚀且基本不存在扩散问题，在一些器件制备中有不可替代的作用。在印刷制备方面，Au很难实现透明，主要是因为薄膜厚度难以精确控制在30nm以下，其次，薄膜中也存在较多别的杂质，降低了光的透过率，另外，Au电极由于功函数较高，与大部分氧化物半导体形成的均是非欧姆接触，影响了载流子注入，不利于器件性能的提升。

采用蒸镀或者磁控溅射方法制备的Au薄膜质量高，导电性好，化学性质稳定，当薄膜的厚度小于30nm时，光的透过率较高，但采用上述方法制备的薄膜需要采用掩膜或者光刻的方法实现图案化，不利于薄膜的大规模图案化制备。

因此，针对现有上述不足，提供一种复合透明导电薄膜及其制备方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合透明导电薄膜的制备方法，不用通过掩膜及光刻工艺制备，制备工艺简单，所制备的复合透明导电薄膜导电率良好。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现：