[发明专利]一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，涉及颜色滤波器技术领域。该可切换颜色滤波器由上之下依次连接PMMA层、第一Ag薄膜层、IGZO层、第二Ag薄膜层，通过磁控溅射法结合退火工艺获得厚度为115~220nm的IGZO层，通过电子束蒸发沉积厚度均为20nm的第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜，将第一Ag薄膜层涂覆在IGZO层的上侧，将第二Ag薄膜层涂覆在IGZO层的下侧，在第一Ag薄膜层上旋涂厚度为84nm的PMMA层，得到滤波器，将滤波器进行氢等离子体增强化学气相沉，得到可切换颜色滤波器。本发明的可切换颜色滤波器通过氢等离子体增强化学气相沉，实现可调颜色输出，具有高效率、高空间分辨率和高稳定性的特点。

技术领域

本发明涉及颜色滤波器技术领域，具体涉及一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法。

背景技术

结构色应用十分广泛，在自然界中也无处不在，如彩虹、蝴蝶的翅膀等等，它表现具有高分辨率、色域广和化学性能稳定等优点，被广泛应用于显示、成像和彩色印刷等领域。但是基于干涉、衍射和等离激元效应的结构色都属于静态结构色，在厚度、尺寸和周期等结构参数确定以后获得的结构色是固定不变的，并且结构制备完成后这些结构参数不再发生变化，限制了实际应用。且传统的染料滤色剂和色素滤色剂性能很容易受到高强度持久光照明和众多化学过程的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器及其制备方法，通过氢等离子体增强化学气相沉，实现可调颜色输出，具有高效率、高空间分辨率和高稳定性的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于掺杂铟镓锌氧化物的可切换颜色滤波器，所述可切换颜色滤波器由上之下依次连接PMMA层、第一Ag薄膜层、IGZO层、第二Ag薄膜层，通过磁控溅射法结合退火工艺获得厚度为115~220nm的IGZO层，通过电子束蒸发沉积厚度均为20nm的第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜，将第一Ag薄膜层涂覆在IGZO层的上侧，将第二Ag薄膜层涂覆在IGZO层的下侧，在第一Ag薄膜层上旋涂厚度为84nm的PMMA层，用于补偿色彩饱和度，得到滤波器，将滤波器进行氢等离子体增强化学气相沉，得到可切换颜色滤波器。

进一步地，所述IGZO层的制备过程具体为：采用IGZO靶材，溅射背景真空为3.8×10^-3Pa，溅射功率为60～100W，溅射时通入的气体为氩气和氧气的混合气体，且氩气与氧气的摩尔比为80:20，溅射气压为0.55～0.75Pa，溅射时间为8~30 min，得到将溅射完的IGZO薄膜，将IGZO薄膜放到O₂中进行退火处理，退火温度为300℃，退火时间2h，形成IGZO层。

进一步地，所述IGZO靶材由摩尔比为1:1:1的In、Ga、Zn组成。

进一步地，所述第一Ag薄膜层、第二Ag薄膜层通过以下方法制备得到：调节2mA的电流并确定电子束束斑在银坩锅内，调整银坩锅控制器使得束斑处于银坩锅中心位置并且使束斑面积与坩埚上口径相等，蒸发过程中维持束斑形状和大小不变，缓慢增大电流，当蒸发速率达到0.2 nm/s时，设置真空度为1.5×10^-3 Pa，使用2.5kV的电子束进行蒸镀，当蒸镀到薄膜厚度为20nm时将电流减小至0，关闭电子束，15分钟后，得到Ag薄膜。

进一步地，所述PMMA层通过以下方法获得：在PMMA粉末中加入苯甲醚，配置成质量浓度为8%的PMMA溶液，搅拌均匀后，将PMMA溶液滴至旋转台上的第一Ag薄膜层上，先控制匀胶机的转速为1000 rpm/min，旋涂10s；再将匀胶机的转速控制为5000rpm/min，旋涂50s，将第一Ag薄膜层在80℃下烘干，得到PMMA薄膜。