[发明专利]一种使用锌基金属合金作为蒸发源制备AZO膜的方法

说明书

本发明公开了一种使用锌基金属合金作为蒸发源制备AZO膜的方法，该方法的具体步骤为：将锌基金属合金放入RPD设备的坩埚中，用机械泵及分子泵将RPD腔体抽至背底真空，之后通过流量计通入不同流量的氩气、氧气以及氢气，并开始调节压力；电源开始工作前，并向RPD腔体内通入氩气、氧气，调整RPD腔体内压力到稳定状态；RPD腔体内压力调节完成后，调整电源电流并启动电源，当观察到成功启辉且辉光稳定后打开挡板开始镀膜。本申请蒸镀的TCO薄膜具有透光性高、电导率高等特点，作为蒸发源的锌基金属合金相对于AZO具有相对便宜的优点。

技术领域

本发明涉及太阳电池、显示技术及电致变色器件领域，尤其是一种使用锌基金属合金作为蒸发源制备AZO膜的方法。

背景技术

近年来社会发展迅速，在很多科技领域取得了长足进步，这离不开材料方面的发展。在太阳电池、显示技术及电致变色器件等领域中，透明导电氧化物薄膜(transparentconducting oxide,简称为TCO薄膜)至关重要。透明导电氧化物通常指可见光范围内平均透过率大于80％，且电阻率小于10^-3Ω·cm的薄膜。我们熟知的金属，如金、银、铝等，在薄膜厚度低于20微米时都具有一定的透光性，但这些薄膜的电阻率在保证透光性良好的情况下都比较高，而且稳定性较差，不利于实际应用。

所以一类具有宽禁带、高电导率、高稳定性的透明导电薄膜材料在上世纪开始出现，这类透明导电薄膜多由掺杂的金属氧化物组成，目前应用较多的有(ITO，In₂O₃：Sn)，掺铝的氧化锌(AZO，ZnO：Al)，掺氟的氧化锡(FTO，SnO₂：F)，掺锑的氧化锡(ATO，Sn₂O：Sb)等。其中，ITO在产业方面应用最为广泛，但是ITO中In的比例较高，成本一直居高不下，而且ITO薄膜在红外波段吸收较高，所以成本低、无毒、无污染的AZO薄膜在某种程度上具有替代ITO薄膜的趋势，但由于AZO薄膜起步较晚，再透过率和电导率方面还无法与ITO薄膜相比。

为了在满足不同要求的情况下获得高电导、高质量、高透光、表面平整、附着牢固的TCO薄膜，多种沉积方法被应用于蒸镀TCO薄膜。已经被验证可行的方法有，真空热蒸发法、电子束蒸发法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、磁控溅射法、反应离子沉积法(RPD)等。其中真空热蒸发法、电子束蒸发法、化学气相沉积法在应用于大规模生产时会有衬底温度高、材料利用率低等缺点，而脉冲激光沉积法能够有效沉积薄膜的范围很小，且速率过低，所以目前同样不适用于工业生产。磁控溅射法则是一种已经被广泛应用于工业大规模生产的成熟技术，通过磁控溅射沉积的TCO薄膜具有透光性高、均一性强、电导率高等优势，但磁控溅射法沉积TCO薄膜同样存在一些缺陷，如沉积过程中离子能量较大会对衬底表面造成损伤、溅射靶材成本高等。相对于上述方法，较晚开始发展的RPD已经被证明有着很大的优势，例如蒸发源离华率高、离子能量低、生长的薄膜均一性好、表面粗糙度低等。

虽然使用RPD蒸镀TCO薄膜具很多优势，但其蒸发源大多还是以金属氧化物为源，这些金属氧化物制备起来较为复杂，存在良品率低的问题，不利于降低成本。所以，如何在低成本下沉积高质量TCO薄膜变得格外重要。因此，需要设计一种使用锌基金属合金作为蒸发源制备AZO膜的方法。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，提供一种使用锌基金属合金作为蒸发源制备AZO膜的方法。

本发明通过下述方案实现：

一种使用锌基金属合金作为蒸发源制备AZO膜的方法，该方法的具体步骤为：将锌基金属合金放入RPD设备的坩埚中，用机械泵及分子泵将RPD腔体抽至背底真空，之后通过流量计通入不同流量的氩气、氧气以及氢气，并开始调节压力；

电源开始工作前，并向RPD腔体内通入氩气、氧气，调整RPD腔体内压力到稳定状态；

RPD腔体内压力调节完成后，调整电源电流并启动电源，当观察到成功启辉且辉光稳定后打开挡板开始镀膜；