一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電材料領(lǐng)域，其公開了透明導(dǎo)電薄膜極其制備方法；該導(dǎo)電薄膜包括作為緩沖和匹配作用的Al2O3層，作為導(dǎo)電作用的CuSn層，以及作為高功函作用的ReO3層；且Al2O3層、CuSn層和ReO3層形成SnO2-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的透明導(dǎo)電薄膜，為Al2O3-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)的三層陽(yáng)極薄膜，第一層Al2O3層起匹配層的作用，中間的CuSn層起主要的導(dǎo)電作用，外層ReO3具有較高的表面功函數(shù)，與器件其他功能層的能級(jí)匹配；且該薄膜的方塊電阻低至10Ω/囗，可見光透過率達(dá)92%，表面功函數(shù)6.1eV。
【專利說明】一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電材料領(lǐng)域，尤其涉及一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電薄膜是把光學(xué)透明性能與導(dǎo)電性能復(fù)合在一體的光電材料，由于其具有優(yōu)異的光電特性，成為近年來的研究熱點(diǎn)和前沿課題，可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池，LED, TFT,LCD及觸摸屏等屏幕顯示領(lǐng)域。隨著器件性能要求的提高，用于作為器件陽(yáng)極的透明導(dǎo)電膜的性能也在要求提高。除了保持高的可見透過率，低的電阻率，還要求有較高的表面功函數(shù)，使其與其他功能層的能級(jí)相匹配，降低勢(shì)壘，提高載流子注入效率，最終達(dá)到高的電光效率。
[0003]目前商業(yè)化的各種透明導(dǎo)電薄膜，如ΙΤΟ、AZO、ATO以及超薄金屬薄膜等，其光透過率、導(dǎo)電性以及表面功函數(shù)都較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明提供一種透明導(dǎo)電薄膜，該薄膜起導(dǎo)電陽(yáng)極作用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種透明導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜包括作為緩沖和匹配作用的Al2O3層，作為導(dǎo)電作用的CuSn層，以及作為聞功函作用的ReO3層；且Al2O3層、CuSn層和ReO3層形成Al2O3-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)；A1203層、CuSn層和ReO3層的厚度分別為5(Tl50nm、5~55nm和
0.5~5nm ;優(yōu)選，Al2O3層、CuSn層和ReO3層的厚度分別為80nm、25nm和2nm。
[0007]本發(fā)明提供的上述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0008]S1、把襯底、Al靶和CuSn合金靶放入濺鍍?cè)O(shè)備的真空腔中，并對(duì)真空腔抽真空；調(diào)節(jié)Al祀和CuSn合金祀分別與襯底的距離設(shè)定為35~90mm ；
[0009]S2、A1203薄膜的制備:用Al靶，在通入真空腔的氬氣工作氣體中通入氧氣，且真空腔中氬氣和氧氣混合氣的工作壓強(qiáng)0.2~2.0Pa，氧氣質(zhì)量百分含量占f 10%，調(diào)節(jié)濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率6(Tl60W，隨后進(jìn)行鍍膜處理2飛小時(shí)，得到厚度為5(Tl50nm的Al2O3薄膜；
[0010]S3、CuSn薄膜的制備:用CuSn合金靶，在真空腔中通入純氬氣作為工作氣體，真空腔中的氬氣工作壓強(qiáng)0.2~2.0Pa，調(diào)節(jié)濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率3(Tl00W，隨后進(jìn)行鍍膜處理2~5小時(shí)，在Al2O3薄膜上得到厚度為5~55nm的CuSn薄膜的Al2O3-CuSn兩層樣品；
[0011]S4、把步驟S3得到的Al2O3-CuSn兩層樣品以及ReO3放入蒸鍍?cè)O(shè)備的真空腔中，設(shè)置真空腔的真空度為1.0X 10_3Pa~l.0XlO-6Pa ;隨后在Al2O3-CuSn兩層樣品的CuSn薄膜層表面蒸鍍厚度為0.5飛nm的ReO3薄膜，得到Al2O3-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電薄膜。
[0012]所述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，步驟SI中，對(duì)真空腔抽真空是采用機(jī)械泵和分子泵進(jìn)行的，且真空腔的真 空度抽至1.0X 10_3Pa~l.0X 10_6Pa ;優(yōu)選，真空腔的真空度抽至
6.0XlO-4Pa0
[0013]所述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，步驟SI中，Al靶和CuSn合金靶分別與襯底的距離設(shè)定為50mm。
[0014]所述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，步驟S2中，真空腔中氬氣和氧氣混合氣的工作壓強(qiáng)1.0Pa ;氧氣質(zhì)量百分含量占5% ;濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率100W。
[0015]所述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，步驟S3中，真空腔中氬氣和氧氣混合氣的工作壓強(qiáng)1.0Pa ;濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率60W。
[0016]所述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，步驟S4中，真空腔的真空度為2.0X 10_4Pa。
[0017]所述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，所述襯底為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)或聚碳酯(PC)。
[0018]本發(fā)明提供的透明導(dǎo)電薄膜，為Al2O3-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)的三層陽(yáng)極薄膜，第一層Al2O3層起匹配層的作用，中間的CuSn層起主要的導(dǎo)電作用，外層ReO3具有較高的表面功函數(shù)，能與器件其他功能層的能級(jí)匹配；且該薄膜的方塊電阻低至15Ω/ 口，可見光透過率達(dá)88%，表面功函數(shù)6.leV，可作為有機(jī)電致發(fā)光器件0LED、有機(jī)太陽(yáng)能電池等器件的陽(yáng)極。
[0019]本發(fā)明用的是全蒸鍍方法制備三層堆疊式Al2O3-CuSn-ReO3透明導(dǎo)電薄膜，方法簡(jiǎn)單，工藝容易控制，且可以 與后續(xù)的有機(jī)材料蒸鍍工藝相結(jié)合，效率更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例1制得透明導(dǎo)電薄膜的光透過率測(cè)試曲線圖；使用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試波長(zhǎng)30(T900nm。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]把Al靶和CuSn合金靶裝入濺鍍?cè)O(shè)備，然后，先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗PET襯底，并用高純氮?dú)獯蹈?，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為50mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到6.0 X IO-4Pa,制備第一層Al2O3,通入含有氧氣的氬氣，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為1.0Pa,氧氣含量占5%，調(diào)節(jié)濺射功率100W。然后制備第二層CuSn薄膜，用CuSn合金靶，以純氬氣作為工作氣體，壓強(qiáng)選1.0Pa，濺射功率選60W，之后把樣品放入蒸鍍?cè)O(shè)備中，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至2.0X 10_4Pa，蒸鍍ReO3薄膜。Al2O3, CuSn膜，ReO3薄膜三層的厚度分別為80nm，25nm，2nm，方塊電阻為15 Ω / 口，可見光平均透過率為88%，表面功函數(shù)6.1eV0
[0024]圖1為實(shí)施例1制得透明導(dǎo)電薄膜的光透過率測(cè)試曲線圖；使用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試波長(zhǎng)30(T900nm。
[0025]由圖1可知，在可見光47(T790nm波長(zhǎng)范圍平均透過率達(dá)83%。
[0026]實(shí)施例2
[0027]把Al靶和CuSn合金靶裝入濺鍍?cè)O(shè)備，先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗PES襯底，并用高純氮?dú)獯蹈桑湃胝婵涨惑w。把靶材和襯底的距離設(shè)定為30mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到1.0X 10_5Pa，制備第一層Al2O3，通入含有氧氣的氬氣，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為2.0Pa,氧氣含量占10%，調(diào)節(jié)濺射功率160W。然后制備第二層CuSn薄膜，用CuSn合金靶，以純氬氣作為工作氣體，壓強(qiáng)選0.2Pa，濺射功率選30W，之后把樣品放入蒸鍍?cè)O(shè)備中，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0X 10_6Pa，蒸鍍ReO3薄膜。Al2O3, CuSn膜，ReO3薄膜三層的厚度分別為50nm，35nm,0.5nm，方塊電阻為9Ω / 口，可見光平均透過率為83%，表面功函數(shù)5.7eV。
[0028]實(shí)施例3
[0029]把Al靶和CuSn合金靶裝入濺鍍?cè)O(shè)備，先后用無水乙醇和去離子水超聲清洗PC襯底，并用高純氮?dú)獯蹈?，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為90mm。用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽到1.0X 10_3Pa，制備第一層Al2O3,通入含有氧氣的氬氣，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為
0.2Pa，氧氣含量占1%，調(diào)節(jié)濺射功率60W。然后制備第二層CuSn薄膜，用CuSn合金靶，以純氬氣作為工作氣體，壓強(qiáng)選2.0Pa，濺射功率選60W，之后把樣品放入蒸鍍?cè)O(shè)備中，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0X 10_3Pa，蒸鍍ReO3薄膜。Al2O3, CuSn膜，ReO3薄膜三層的厚度分別為150nm，5nm, 5nm,方塊電阻為44 Ω / 口，可見光平均透過率為87%，表面功函數(shù) 5.9eV。
[0030]表1是商品化的ITO薄膜(對(duì)比例f 3)與實(shí)施例f 3制得導(dǎo)電薄膜性能測(cè)試結(jié)果；從表1中可以看出，在相同的電阻和光透過率下，實(shí)施例f 3制得的Al2O3-CuSn-ReO3薄膜的表面功函數(shù)都高于商用的ITO薄膜，具有很大的性能優(yōu)勢(shì)。
[0031]表1
【權(quán)利要求】
1.一種透明導(dǎo)電薄膜，其特征在于，該導(dǎo)電薄膜包括作為緩沖和匹配作用的Al2O3層，作為導(dǎo)電作用的CuSn層，以及作為高功函作用的ReO3層；且Al2O3層、CuSn層和ReO3層形成Al2O3-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)；A1203層、CuSn層和ReO3層的厚度分別為5(Tl50nm、5~55nm和 0.5~5nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電薄膜，其特征在于，所述Al2O3層、CuSn層和ReO3層的厚度分別為80nm、25nm和2nm。
3.—種的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、把襯底、Al靶和CuSn合金靶放入濺鍍?cè)O(shè)備的真空腔中，并對(duì)真空腔抽真空；調(diào)節(jié)Al革巴和CuSn合金祀分別與襯底的距離設(shè)定為35~90mm ； 52、A1203薄膜的制備:用Al靶，在通入真空腔的氬氣工作氣體中通入氧氣，且真空腔中氬氣和氧氣混合氣的工作壓強(qiáng)0.2~2.0Pa，氧氣質(zhì)量百分含量占f 10%，調(diào)節(jié)濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率60~160W，隨后進(jìn)行鍍膜處理2~5小時(shí)，得到厚度為5(Tl50nm的Al2O3薄膜； 53、CuSn薄膜的制備:用CuSn合金靶，在真空腔中通入純氬氣作為工作氣體，真空腔中的氬氣工作壓強(qiáng)0.2~2.0Pa，調(diào)節(jié)濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率3(Tl00W，隨后進(jìn)行鍍膜處理2飛小時(shí)，在Al2O3薄膜上得到厚度為5~55nm的CuSn薄膜的Al2O3-CuSn兩層樣品； 54、把步驟S3得到的Al2O3-CuSn兩層樣品以及ReO3放入蒸鍍?cè)O(shè)備的真空腔中，設(shè)置真空腔的真空度為1.0X 10_3Pa~l.0X KT6Pa ;隨后在Al2O3-CuSn兩層樣品的CuSn薄膜層表面蒸鍍厚度為0.5飛nm的ReO3薄膜，得到Al2O3-CuSn-ReO3三文治結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟SI中，對(duì)真空腔抽真空是采用機(jī)械泵和分子泵進(jìn)行的，且真空腔的真空度抽至1.0X 10_3Pa~l.0X 10_6Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟SI中，真空腔的真空度抽至6.0Xl(T4Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟SI中，Al靶和CuSn合金祀分別與襯底的距離設(shè)定為50mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中，真空腔中氬氣和氧氣混合氣的工作壓強(qiáng)1.0Pa ;氧氣質(zhì)量百分含量占5% ;濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率100W。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S3中，真空腔中氬氣和氧氣混合氣的工作壓強(qiáng)1.0Pa ;濺鍍?cè)O(shè)備的濺射功率60W。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S4中，真空腔的真空度為2.0Xl(T4Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9任一所述的透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述襯底為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜或聚碳酯。
【文檔編號(hào)】B32B9/04GK103572202SQ201210267041
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】周明杰, 王平, 陳吉星, 馮小明 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司