[发明专利]利用微结构调控降低透明导电氧化物薄膜器件功耗的方法

说明书

本发明公开了一种利用微结构调控降低透明导电氧化物薄膜器件功耗的方法，包括采用SCCO₂法处理透明导电氧化物薄膜的步骤，具体为：取去离子水加入SCCO₂设备的反应釜内；透明导电氧化物薄膜置于反应釜内但不接触去离子水，密封反应釜；使反应釜内温度升高到55℃～75℃，CO₂加压到10MPa～13Mpa，之后，继续升温至120℃～150℃，并保温反应30min～90min。本发明通过一种简单易控的方法来填补透明导电氧化物薄膜中缺陷，在不影响透明导电氧化物薄膜光学特性的前提下，有效改变了透明导电氧化物薄膜的电学性能，进而降低了透明导电氧化物薄膜器件在使用过程中产生的焦耳热。

技术领域

本发明属于薄膜微结构调控技术领域，尤其涉及一种利用微结构调控降低透明导电氧化物薄膜器件功耗的方法。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)薄膜由于其优异的光学和电学性能，在薄膜器件领域具有巨大的应用前景。ZnO、SnO₂薄膜材料由于其能带隙和激子束缚能较大、透明度高、常温发光特性优异，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管、超级电容器等有广泛应用。近些年，对ZnO、SnO₂进行n型掺杂，如掺杂Al、F、Sb、In、Ga等，都可有效改善TCO薄膜的导电性能，而且相关TCO薄膜已应用到光电子器件和微电子以及集成电路中。但是TCO薄膜始终存在各种缺陷，这不仅影响了TCO薄膜的稳定性，而且限制了TCO薄膜的应用范围。例如，目前制备的TCO薄膜器件在使用过程中产生大量焦耳热，从而影响器件稳定性。因此，如何有效调控TCO薄膜中的微结构成为当前的热点难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用微结构调控降低透明导电氧化物薄膜器件功耗的方法，采用该方法可在不影响透明导电氧化物薄膜光学特性的前提下，降低透明导电氧化物薄膜器件使用过程中产生的焦耳热。

为达到上述目的，本发明提供的一种利用微结构调控降低透明导电氧化物薄膜器件功耗的方法，包括采用超临界二氧化碳(SCCO₂)法处理透明导电氧化物薄膜的步骤，具体为：

取去离子水加入SCCO₂设备的反应釜内；

透明导电氧化物薄膜置于反应釜内但不接触去离子水，密封反应釜；

使反应釜内温度升高到55℃～75℃，CO₂加压到10MPa～13Mpa，之后，继续升温至120℃～150℃，并保温反应30min～90min。

进一步的，所述透明导电氧化物薄膜采用磁控溅射镀膜法制备。

由于去离子水是极性分子，不利于去离子水在SCCO₂中的分散，为了促进CO₂在去离子水中分散，在所述去离子水中加入液体醇后，再加入SCCO₂设备的反应釜内；所述液体醇要求与去离子水相溶并可促进去离子水在SCCO₂中的分散。

作为优选，所述去离子水和所述液体醇的体积比为1：(1～2)。

作为优选，所述液体醇为正丙醇。

作为优选，在保温反应的同时，还对透明导电氧化物薄膜进行紫外光波辐照，具体为：

采用功率不低于300W的UV辐照灯对透明导电氧化物薄膜进行紫外光波辐照。

作为优选，本发明方法还包括对SCCO₂法处理后的透明导电氧化物薄膜进行退火的步骤，具体为：在惰性气氛中，于300℃～400℃温度下退火0.5小时～1小时。

本发明原理为：