[发明专利]一种AZO材料纳米电阻薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种AZO材料纳米电阻薄膜及其制备方法，属于器件材料领域，10⁴～10¹⁰Ω*cm的纳米电阻薄膜在微通道板，单通道电子倍增，漂移管，电荷消散排放等领域有着广泛的应用，但AZO材料在此电阻率区间时Zn含量区间(70％～73％)很窄而难以调控。通过如下步骤：1)将器件基底放入反应腔室进行抽真空，并对反应腔室进行加热并保持温度；2)设定Al₂O₃和ZnO的原子层沉积工艺；3)运用大循环嵌套小循环的方式设定掺杂工艺的Al₂O₃和ZnO的原子层排列顺序进行生长；4)设定反应腔室温度对薄膜进行退火处理。在此工艺上AZO材料可在10^‑1～10¹⁰Ω*cm区间去调控优化薄膜。

技术领域

本发明属于器件材料领域，涉及一种AZO材料高电阻薄膜。

背景技术

原子层沉积技术是一种前驱体气体和反应气体速率可控的交替进入基底，在其表面发生物理和化学吸附或表面饱和反应，将物质以单原子膜的形式一层一层沉积在基底表面的技术。基于自限制反应，原子层沉积技术可以生产出连续的无针孔薄膜，具有出色的台阶覆盖率，并且可以控制原子级膜的厚度和组成。Al₂O₃和ZnO的原子层沉积技术已非常成熟，且前驱源材料TMA和DEZ相对其它前驱源廉价。

电阻率在10⁴～10¹⁰Ω*cm的纳米电阻薄膜在很多领域都有广泛的应用，如微通道板(MCP)领域，单通道电子倍增器(CEM)领域，漂移管领域，电荷消散排放领域等。

目前的技术有以下缺点：

开发成熟的电阻薄膜只有W-Al₂O₃和Mo-Al₂O₃两种，但生长W或Mo的原子层沉积的前驱源WF₆或MoF₆会对环境产生严重污染并且具有强腐蚀性，管道必须高耐腐蚀，因此对于原子层沉积设备的要求很高，薄膜的制备价格因此高昂。

电阻率在10⁴～10¹⁰Ω*cm时，AZO材料Zn含量区间(70％～73％)很窄而难以调控。如图2所示。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种AZO材料纳米电阻薄膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下：一种AZO材料纳米电阻薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1.将器件基底放入反应腔室进行抽真空，并对反应腔室进行加热并保持温度；

2.设定Al₂O₃和ZnO的原子层沉积工艺；

3.运用大循环嵌套小循环的方式设定掺杂工艺的Al₂O₃和ZnO的原子层排列顺序，使得原子层生长工艺总次数满足100到1000区间范围进行生长。

4.设定反应腔室温度对薄膜进行退火处理。

进一步地，步骤1中所述的对反应腔室进行加热并保持温度为50～300℃。

进一步地，步骤2中所述的Al₂O₃，通过TMA(三甲基铝)和水蒸气反应生成，原子层沉积生长一层Al₂O₃原子层的通气时间和顺序：

TMA/N₂/H₂O/N₂＝100～1000ms/5～45s/100～1000ms/5～45s。