[发明专利]过滤阴极电弧法制备高性能BaSnO3基透明导电薄膜

说明书

本发明公开了过滤阴极电弧法制备高性能BaSnO3基透明导电薄膜，包括以下步骤：在玻璃或塑料基底制备多晶BaSnO₃薄膜，可以作为薄膜晶体管的绝缘层应用、在玻璃或塑料基底制备多晶BaLaSnOx薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层和电极层应用、在玻璃或塑料基底制备多晶BaGdSnOx薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层和电极层应用、制备BaSnO₃、BaLaSnOx、BaGdSnOx多晶薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层应用。本发明属于显示材料技术领域，有益效果是：过滤阴极电弧沉积法的高沉积速率，结合多晶Ag薄膜的结晶诱导，获得高结晶质量的BTO、BLTO、BGdTO薄膜，BTO薄膜可作为TFTs的绝缘层，BLTO、BGdTO薄膜可作为TFTs的电极层和有源层，结合光刻、刻蚀工艺，用FCAD法制备得到高性能的BTO基TFTs。

技术领域

本发明涉及显示材料技术领域，特别涉及过滤阴极电弧法制备高性能BaSnO3基透明导电薄膜。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)薄膜，如常见的In2O3和ZnO及其掺杂体系薄膜，能作为平板显示器中薄膜晶体管(TFTs)的有源层和电极层，本征或La、Gd掺杂的BaSnO3(BTO、BLTO、BGTO)单晶的电子迁移率(200cm2/V.s)，比ZnO和In2O3单晶的电子迁移率(100cm2/V.s)要高，且Ba、Sn等金属元素比稀有金属In元素在地表的含量丰富，用分子束外延(MBE)或脉冲激光沉积(PLD)方法在高于900℃工艺温度下，在钙钛矿结构衬底外延制备的BTO基薄膜，具有高达104S/cm的电导率，以其为电极层和高阻的BTO基薄膜为有源层的TFTs具有良好的性能。但这些制备方法和工艺条件较难在低熔点的玻璃和塑料基底大面积制备薄膜，且MBE和PLD的沉积速率偏低，对于大面积廉价制备透明导电氧化物薄膜需要高生长速率。然而对于大部分薄膜生长技术，薄膜质量随着生长速率提高而变差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供过滤阴极电弧法制备高性能BaSnO3基透明导电薄膜，可以有解决了现有技术中存在的问题：针对现有MBE和PLD法制备高性能BTO基TCO薄膜的工艺温度偏高、沉积速率偏低、衬底受限，难以面向大面积制备，用磁控溅射(MS)法在玻璃等非晶态结构基底难以获得高结晶性高性能BTO基TCO薄膜，工艺温度偏高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

过滤阴极电弧法制备高性能BaSnO3基透明导电薄膜，包括以下步骤：

S1、在玻璃或塑料基底制备多晶BaSnO₃薄膜，可以作为薄膜晶体管的绝缘层应用；

S2、在玻璃或塑料基底制备多晶BaLaSnOx薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层和电极层应用；

S3、在玻璃或塑料基底制备多晶BaGdSnOx薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层和电极层应用；

S4、制备BaSnO₃、BaLaSnOx、BaGdSnOx多晶薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层应用；

S5、根据S2和S3产物相结合制备得到高性能的顶栅结构TFTs；

S6、根据S1和S4产物相结合制备得到高性能的顶栅结构TFTs。

作为一种优选的技术方案，所述S1中用过滤阴极电弧法，以BaSn(摩尔比1:1)合金为靶材，在低工艺温度(＜400℃)，在玻璃或塑料基底制备多晶BaSnO₃薄膜，可以作为薄膜晶体管的绝缘层应用。

作为一种优选的技术方案，所述S2中用过滤阴极电弧法，以10％原子比La掺杂BaSn(摩尔比1:1)合金为靶材，在低工艺温度(＜400℃)，在玻璃或塑料基底制备多晶BaLaSnOx薄膜，可以作为薄膜晶体管的有源层和电极层应用。