[发明专利]一种非晶态-纳米晶复合结构的石墨烯掺杂透明导电氧化物薄膜及其制备方法

说明书

一种非晶态‑纳米晶复合结构的石墨烯掺杂透明导电氧化物薄膜及其制备方法，属于透明柔性显示技术领域。利用石墨烯掺杂和控制调整平均配位数方法，通过溶胶凝胶法制备石墨烯掺杂铟镓锌氧化物薄膜的工艺，寻找成本低廉、高迁移率透明导电氧化物薄膜，整体薄膜制备为纳米晶‑非晶混合晶态。本发明操作简单，不易引入杂质，制备温度低，制备条件容易控制，所制备的纳米晶‑非晶复合结构的石墨烯掺杂铟镓锌氧化物透明导电薄膜迁移率高、成本低廉，响应时间快，具有较好的柔韧性和透明度，为透明柔性显示器件提供材料支持和工艺改进。

技术领域

本发明属于透明柔性显示技术领域，具体涉及一种非晶态-纳米晶复合结构的石墨烯掺杂透明导电氧化物薄膜及其制备方法。

背景技术

全透明柔性显示技术是未来显示行业的趋势，近几年，台湾宝创科技、LGdisplay、京东方(BOE)都推出全透明柔性显示屏。透明柔性显示器现多采用有源矩阵液晶显示(AM-LCD,active-matrix liquid crystal display)技术，即每个独立液晶像素单位配一个薄膜晶体管(TFT,thin film transistor)驱动，相对传统无源液晶显示显著提高分辨率，现占据平板显示技术主导地位。非晶铟镓锌氧(a-IGZO,Amorphous In-Ga-Zn-O)TFT作为AOS TFT成员中的佼佼者成为研究热点，有望成为新一代主流核心显示技术材料，

非晶态IGZO薄膜具有的优势是：(1)禁带宽度较大(3.1e V-3.5e V)，在可见光波段透明，适合作为透明器件的有源层材料。(2)非晶态晶格结构在发生弯折卷曲时电子输运性能影响不大，适合作为柔性器件的有源层材料。(3)载流子迁移率高，决定了显示器大尺寸和高分辨率，适合作为大尺寸显示器件的有源层材料。(4)制备条件为低温(<300°)，甚至室温，与现有工业生产设备兼容。

2004年，日本东京工业大学的西野秀雄课题组首次发表非晶态IGZO TFT成果，饱和迁移率达到9cm²/(V·s)，阈值电压为1.6V，开关电流比率为10³，多数非晶IGZO薄膜霍尔迁移率实验数值接近15cm²/(V·s)。2008年，理论发现非晶态IGZO薄膜霍尔迁移率与化学计量比相关，数值范围在1-39cm²/(V·s)。北京工业大学利用脉冲激光沉积法，通过调整靶材烧结、衬底温度、气氛压强、掺杂成分和原位退火等工艺因素，将非晶态IGZO薄膜载流子迁移率从11.7cm²/(V·s)提升到32.7cm²/(V·s)，已接近理论最高值。2015年，安徽大学采用300℃衬底温度射频溅射获得了58.41cm²/(V·s)霍尔迁移率，这是报道的保持非晶态IGZO薄膜的最高霍尔迁移率。但单纯改变真空蒸镀工艺或材料化学计量比，提高非晶态IGZO薄膜迁移率已达到瓶颈。