[发明专利]一种具有宽谱域光透过特性和陨石坑绒面直接生长的ZnO:Li透明导电薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种具有宽谱域光透过特性和陨石坑绒面直接生长的ZnO:Li透明导电薄膜的制备方法及其制得产品，本发明采用磁控溅射方法，利用Li原子的高温易挥发特性，通过控制溅射沉积时高低温衬底温度实现调制掺杂，解决ZnO透明导电膜可见-红外光波段光透过率和导电性相制约问题；通过对ZnO:Li薄膜层的氢化，生长ZnO:Li-H过渡疏松层，出现（1000）偶极面，吸附氧，上移真空能级，解决ZnO:X-H与电池窗口层之间势垒过高问题；通过氢等离子体刻蚀和溅射粒子轰击过渡疏松层表面，直接生长陨石坑绒面。该ZnO:Li透明导电薄膜，在480nm-2300nm光波长范围光透过率达到85%以上，电阻率也达到了10^-4Ω•cm，可应用到非晶硅叠层太阳电池前电极。

主权项

一种具有宽谱域光透过特性和陨石坑绒面直接生长的ZnO:Li透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：（1）装片：选用摩尔比为Li:Zn=3.5～5.5:96.5～94.5的Li₂O和ZnO为原料，研磨成粉后经高温烧结处理，制得Li₂O:ZnO陶瓷靶材；将上述制得的Li₂O:ZnO陶瓷靶材和衬底间隔相对地装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体中；（2）ZnO:Li薄膜层的生长：先将真空室的背景气压抽至4.5～8.0×10^‑4 Pa，通入溅射气源Ar、其气体流量为29.4～30sccm，调整真空阀门的位置，使真空室的溅射气压维持在0.7～1.0Pa，溅射功率200～300 W，然后在温度为450～550℃和200～250℃的衬底上分别沉积30～40min和40～50min，制得ZnO:Li薄膜层；（3）ZnO:Li‑H过渡疏松层的生长：先保持通入溅射气体Ar，加入另一种掺杂气体H₂，H₂流量0.6～1.2sccm，使Ar和H₂总流量保持在30～31.2sccm，调整溅射气压维持在0.7～1.0Pa；溅射功率为300～350W，偏压50～100V，然后在温度为100～150℃的衬底上沉积10～15min，即在ZnO:Li薄膜层基础上得到一层厚度为50～100nm 的ZnO:Li‑H过渡疏松层；（4）ZnO:Li陨石坑绒面结构直接的生长：先保持通入溅射气体Ar、其流量减小到28.8～29.6sccm，掺杂气体H₂、其流量增加到0.8～1.2sccm，Ar和H₂总流量保持在29.6～30.8sccm，调整溅射气压降低至0.1～0.3Pa，溅射功率350～400W，衬底温度为0～100℃，然后通过氢等离子对ZnO:Li‑H过渡疏松层进行大力轰击及刻蚀5～10 min，得到ZnO:Li陨石坑绒面结构。