[发明专利]一种二氧化钛透明导电玻璃及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种二氧化钛透明导电玻璃及其制备方法和应用。本申请的二氧化钛透明导电玻璃制备方法包括，先在无定形衬底上制备锐钛矿相微晶层，然后在锐钛矿相微晶层上以沉积速率为0.1～500nm/min的速度高速磁控溅射二氧化钛薄膜，最后进行退火处理使薄膜结晶，得到锐钛矿相(004)取向的二氧化钛薄膜，即形成二氧化钛透明导电玻璃。本申请的二氧化钛透明导电玻璃制备方法，通过预先制备锐钛矿相微晶层，能够快速、高效的溅射二氧化钛薄膜，缩短了生产周期，提高了生产效率。并且，本申请的制备方法可以调控锐钛矿相(004)择优取向程度，以满足不同的使用需求。

技术领域

本申请涉及透明导电玻璃技术领域，特别是涉及一种二氧化钛透明导电玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)玻璃基板是一种重要的光电材料。现有生产应用中的TCO薄膜，主要包括ITO、FTO等。其中，ITO薄膜使用大量的稀有金属铟，致使铟价格不断升高，且ITO薄膜在高温和等离子条件下不稳定。而FTO薄膜在紫外-可见光谱范围的透过率低，且与ITO相比导电性较差。

为了进一步降低成本，避免使用稀有金属铟，且不降低导电薄膜的性能，使TCO在生产中更具竞争优势，则需要把透明导电薄膜的材料作为关键问题来解决。

二氧化钛基薄膜以其优异的光电性能及价廉且资源丰富，吸引了人们的广泛关注。但是在磁控溅射中，无定型基底生长的二氧化钛基薄膜往往表现出(101)取向生长，(101)取向的二氧化钛导电膜的载流子迁移率很低，极大地限制了薄膜导电性能的提高。而(004)择优生长的薄膜则具有更高的载流子迁移率，是(101)取向的3-6倍，从而可以优异地提高导电性能。

现有技术中，生长(004)取向二氧化钛基导电薄膜的方法，主要包括以外延基底进行外延生长和以Ca₂Nb₃O₁₀纳米片修饰基底后进行外延生长。其中，以外延基底进行外延生长这一方法，因制备面积有限和成本昂贵，只能限于实验室使用。而以Ca₂Nb₃O₁₀纳米片修饰基底这一方法，则增加了制备的复杂程度，且Ca₂Nb₃O₁₀纳米片往往采用提拉法来实现，这就增加了基底修饰难度。

专利201710641611.8中公开了一种以1-60度的倾斜角在无定形衬底表面进行溅射，然后退火使薄膜结晶，得到锐钛矿相(004)取向的二氧化钛薄膜的透明导电玻璃制备方法。该专利方法能够取向可控的大面积生产(004)取向二氧化钛基导电薄膜。但是，在生产实践中，该专利方法仍然存在生产周期较长的不足。因此，如何快速、高效的制备锐钛矿相(004)取向的二氧化钛薄膜，仍然是透明导电玻璃技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的透明导电玻璃的制备方法，该方法制备的透明导电玻璃及其应用。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种二氧化钛透明导电玻璃的制备方法，包括先在无定形衬底上制备锐钛矿相微晶层，然后在锐钛矿相微晶层上以沉积速率为20～500nm/min的速度高速磁控溅射二氧化钛薄膜，最后进行退火处理使薄膜结晶，得到锐钛矿相(004)取向的二氧化钛薄膜，即形成二氧化钛透明导电玻璃。