[发明专利]一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法

说明书

本发明涉及一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法。该方法采用物理气相沉积法制备透明导电氧化物薄膜，在薄膜制备过程中，对基底进行加热，加热温度为所述透明导电氧化物薄膜的二次结晶温度。本发明的提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法工艺简单，在薄膜沉积过程中原位进行基底加热即可，不需要对薄膜或基底进行另外的表面处理，薄膜功函数的调制幅度大，且不只适用于一种透明导电氧化物薄膜。

技术领域

本发明涉及导电薄膜技术领域，尤其涉及一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)薄膜具有优良的光电性能，几乎所有光电子器件的研究和制备都要涉及到透明导电氧化物薄膜的选取和制备，特别是随着平板显示器、太阳能电池、智能窗户等产业的兴起和发展，对透明导电氧化物薄膜的需求也与日俱增。

由于透明导电氧化物薄膜的功函数在光电器件中对异质结的界面势垒高度有着直接影响，选择高功函数的透明导电氧化物薄膜能够降有效低其与有机半导体层之间的界面接触势垒，降低电流型器件的开关电压，提高器件的功效，如透明导电氧化物在有机发光二极管(OLED)中的应用。ITO薄膜的功函数在4.45eV左右，而用于OLEDS的大部分有机半导体其HOMO能级一般在真空能级以下大于5.0eV处，若能进一步提高以ITO为代表的TCO薄膜的功函数到5.0eV或更大，那么空穴的注入效率可以进一步提高。

物理气相沉积技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源-固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，其是制备TCO薄膜的一种重要方法。物理气相沉积技术的基本原理包括三个步骤：材料源的气化；材料源原子、分子或离子的迁移；材料源原子、分子或离子在基体上的沉积。目前最为常用的提高TCO薄膜功函数的方法，是对TCO薄膜表面进行酸碱处理或等离子体处理。通过酸处理对TCO薄膜进行界面修饰，薄膜功函数增加的数值有限，且最致命的问题是利用酸洗后会对薄膜表面产生刻蚀；通过等离子体处理提高TCO薄膜的功函数，虽然在表面处理之后的很短时间内薄膜的功函数获得提高，但是随着在大气中暴露时间的增加其功函数出现急剧下降的现象，同时其它获得改良的性能也出现了一定的时效效应。因此，目前提高薄膜功函数的方法有一定的局限性，并且不够稳定。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法，其工艺简单，且薄膜功函数的调制幅度大。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法，在物理气相沉积法制备透明导电氧化物薄膜的过程中，对基底进行加热，加热温度为所述透明导电氧化物薄膜的二次结晶温度。

本发明在物理气相沉积法制备薄膜的过程，对基底进行加热，当基底加热温度较低时，薄膜为非晶态，此时由于薄膜中存在大量的缺陷，存在缺陷能级，所以薄膜的功函数较低；随着基底加热温度的升高，薄膜会开始结晶，但是由于此时的温度依然较低，晶粒能量不足，所以虽然此时薄膜已经完成结晶，但是晶格畸变及晶格缺陷依然较大；当基底加热温度进一步升高，会诱发薄膜的二次结晶过程，此时薄膜内部的晶格畸变和晶格缺陷大大减小，薄膜功函数增大。因此，本发明对基底进行加热，并选择薄膜的二次结晶温度为基底的加热温度，与现有技术中对基底加热通常是为了增加薄膜与基底之间的附着力、或者是为了获得晶态的薄膜的目的不同，而是为了较大幅度地提高薄膜的功函数。

相对于现有的提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法，本发明的方法工艺简单，在薄膜沉积过程中原位进行基底加热即可，不需要对薄膜或基底进行另外的表面处理，可以较大幅度地提高透明导电氧化物薄膜的功函数，且不只适用于一种透明导电氧化物薄膜。

进一步地，在物理气相沉积法制备透明导电氧化物薄膜的过程中，材料源与基底之间的距离选用设备能够实现的最大值。材料源和基底之间的距离选用设备能够实现的最大值，可以增大镀膜中的缺陷、晶格畸变及薄膜应力，减小薄膜的二次结晶温度。