[发明专利]一种提高TCO薄膜综合光电特性的激光加工方法

说明书

本发明属于透明导电氧化物薄膜领域，涉及一种提高TCO薄膜综合光电特性的激光加工方法；步骤为：将需要掺杂金属或合金薄膜作为源薄膜固定于透明基底上，作为转移基片；同时将TCO薄膜固定于透明玻璃基底上，作为接收基片；转移基片置于接收基片上方0~350μm，且薄膜面相对而放，保证转移基片能够完全覆盖住接收基片；皮秒激光束通过转移基板作用在源薄膜上，将源薄膜加热至熔融或者等离子体状态，从基板上脱离并转移到接收基片上，在TCO膜表面沉积金属粒子；本发明有效的避免了直接在TCO薄膜上进行直接的激光加工操作从而造成的形貌破坏，并且工序简单，可控性高，易于实施，同样适用于微纳加工领域。

技术领域

本发明属于透明导电氧化物薄膜领域，具体涉及一种提高TCO薄膜综合光电特性的激光加工方法。

背景技术

透明导电氧化物(transparent conductive oxide，简称TCO)薄膜，属于透明导电薄膜的一种，它本身具有紫外光区域高吸收，可见光区域高透过，红外光区域高反射以及高导电率等特点，因此被广泛应用于当代科学技术各个领域，是微电子材料，光电子材料，传感器，太阳能电池等新兴领域的材料基础，目前人们对其研究最为系统与深入。目前研究与应用比较多的TCO薄膜材料主要包括：掺锡氧化铟(ITO)膜，掺铝氧化锌(AZO)膜，掺氟二氧化锡(FTO)膜。对于TCO薄膜来说，最重要的两个性能参数就是透光率与电阻率，随着其应用越来越广泛，人们对其光电性能也提出了更高的要求，以提高薄膜综合光电性能即薄膜品质因子。

现有研究表明对于的TCO薄膜的改性制备，可以通过掺杂金属元素或者制作多层膜结构以及对薄膜表面进行微处理包括化学刻蚀，激光制绒等均可有效提高其光电特性，但是也都存在一些问题。例如，在柔性基底PET上制作具有AZO/AgNW/AZO三明治结构的混合透明导电薄膜；通过控制旋涂银纳米颗粒溶液次数的方法，在薄膜上制备一层银纳米线层，提高了薄膜的电导率，并且光透过率达到80％，但是这种方法得到薄膜具有较高光雾度，并且成本高昂，工序复杂，在微纳尺度上不好把控。还有采用稀盐酸刻蚀的方法对导电薄膜进行改性，虽然提高了其光学性能，但是由于是直接腐蚀薄膜故电导率遭到破坏，并且这种化学蚀刻的方法很难控制其腐蚀速度与厚度，灵敏度极高。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在解决所述问题之一；本发明提供了一种通过激光诱导薄膜正向转移而在薄膜表面掺杂金属粒子以提高TCO薄膜综合光电性能的加工方法；其中通过对已有的TCO膜进行再加工，其目的在于获得导电性能进一步提升且透光率略微降低，即薄膜品质因子进一步提升的改性TCO膜，该方案可控性高，工序简单，易于实施，并且可以应用于微纳制造领域，价格低廉，便于推广。

为了实现以上目的。本发明的具体步骤如下：

步骤一，将金属或合金薄膜作为源薄膜固定于转移基底上，源薄膜与转移基底一起作为转移基片；

步骤二，选择TCO薄膜固定于接收基底上，经清洗、烘干后得到TCO玻璃，此TCO玻璃作为接收基片；

步骤三，将步骤二制备的接收基片放置于平台上，然后将步骤一得到的转移基片平行放置于接收基片上方，保证转移基片面积上能够覆盖接受基片，两者之间保持一定的距离，且两者的薄膜面相对放置；

步骤四，根据步骤三中接收基片的面积，绘制相对应的激光扫描图案，并使得图案整体面积大于接收基片的面积；然后，调整皮秒激光器下平台的位置以及焦距，使得转移基片上的源薄膜位于激光焦后；再将已绘制完成的激光扫描图案导入激光器并设置激光器扫描参数；按照设定的图案进行激光扫描加工；具体加工过程为：采取脉冲宽度10ps的皮秒激光，穿过透明转移基片照射作用在源薄膜上，源薄膜吸收能量加热至熔融状态或者等离子体状态从转移基片上脱离，在接收基片上的TCO薄膜上进行沉积，从而使目标金属掺杂到目标透明导电薄膜表面上。

优选的，步骤一中所述金属或合金为高导电性金属材料，包括银、铜、金或者铜-银合金。