[发明专利]一种紫外透明导电薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种紫外透明导电薄膜及其制备方法，所述导电薄膜包括In₂O₃层、ZnO层和SnO层，In₂O₃层的厚度为10～15nm，ZnO层的厚度为20～40nm，SnO层的厚度为30～40nm。本发明采用直流磁控溅射和MOCVD相结合的方法制备形成In₂O₃‑ZnO‑SnO结构的紫外透明导电薄膜，其电阻率低于5E‑4Ω·cm，对波长为300～800nm的光的平均透射率高于85％。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种紫外透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

紫外及深紫外LED在医疗、杀菌、光固化、3D打印、印刷、照明、数据存储、以及保密通信等方面都有重大应用价值。由于体积小、结构简单、波长可控、集成性好，且寿命长、能耗低、零污染，深紫外LED比汞灯和氙灯等传统气体紫外光源有更大优势，具有巨大的社会和经济价值。

用做紫外发光二极管阳极电极的透明导电膜对有紫外发光二极管性能起着关键的作用，透明导电膜肩负电极和透射发射层辐射的紫外光双重功能。目前研究较多的掺锡的氧化铟(简称ITO)薄膜、掺锑的氧化锡(SnO2:Sb)薄膜、掺氟的氧化锡(SnO2:F)薄膜、掺铝的氧化锌(ZnO:Al)薄膜等透明导电膜的光学带隙一般小于3.7eV，光学透明的波长范围被限制在400-700nm可见光波段，在紫外光区域内是不透明的。紫外透明导电膜成为制约紫外有机电致发光器件研究的瓶颈。因此，制备紫外透明导电膜具有很大的应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种紫外透明导电薄膜及其制备方法，高可靠性，低电阻率，高透光性。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种紫外透明导电薄膜，包括In₂O₃层、ZnO层和SnO层，In₂O₃层的厚度为10～15nm，ZnO层的厚度为20～40nm，SnO层的厚度为30～40nm，波长为300～800nm的光的平均透射率高于90％。

作为上述方案的改进，In₂O₃层的厚度为10～13nm，ZnO层的厚度为25～35nm，SnO层的厚度为32～38nm，波长为300～500nm的光的平均透射率高于90％。

相应地，本发明还提供了一种紫外透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1)对作为生长衬底材料的外延片的表面进行预处理；

S2)在外延片上预沉积In的氧化物，形成In₂O₃层；

S3)利用层状生长模式进行垒晶，在In₂O₃层上形成致密、表面平滑的ZnO层；

S4)在ZnO层上形成SnO层。

作为上述方案的改进，步骤S2)中，采用直流磁控溅射方法形成In₂O₃层，溅射气体氩气压强0.5～1.5Pa，射频溅射功率50～100W，直流溅射电流10～30mA，直流溅射电压200～400V。

作为上述方案的改进，步骤S3)中，采用MOCVD形成ZnO层，生长压力为300～600torr，生长温度为700～1000℃，Zn源的通入量为2.9E-5～1.5E-3摩尔/分钟，O₂的通入量为5.8E-3～1.2E-2摩尔/分钟。

作为上述方案的改进，在完成步骤S3)之后，在步骤S4)之前，还包括以下步骤：

对ZnO层进行退火处理，在Ar、He气氛下，温度在700～900℃下退化5～20分钟。