[发明专利]一种Ge掺杂的AZO透明导电膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电膜及其该导电膜的制备方法，更特别地说，是指一种在玻璃基片上采用射频磁控溅射共沉积工艺将Ge、Zn、Al和O沉积在基片上。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)属于半导体光电子材料，由其制得的TCO薄膜具有较高的禁带宽度而显现出在紫外截止、可见光高度透明、红外区的高度反射及较低的电阻率等特性。这些特性决定其在太阳能电池、液晶显示器等诸多方面有着十分广阔的应用。

ZnO基TCO薄膜具有成本低、无毒、稳定性高等特点，引起了广泛关注。纯ZnO是宽禁带(约3.2ev)直接带隙半导体，具有0.1～10Ω·cm较高的电阻率。为了改善纯ZnO的导电性，可以通过掺杂Al元素来提高ZnO材料的载流子浓度，从而改善导电性能。将掺杂有Al元素的ZnO制成的薄膜(即AZO薄膜)，其导电性能为0.9～2×10^-3Ω·cm。由于AZO薄膜在使用时间较长时会出现导电性能不稳定，造成AZO薄膜失效。

目前，制备AZO薄膜一般采用溶胶-凝胶法，溶胶-凝胶法虽然易于控制组分变化，但在制膜过程中AZO薄膜容易产生气孔缺陷，造成AZO薄膜疏松，导致其导电性能差。

发明内容

本发明的目的是提出一种采用射频磁控溅射共沉积工艺制备出具有高导电性、高可见光透过率的Ge掺杂的AZO透明导电膜。

本发明是一种Ge掺杂的AZO透明导电膜，该透明导电膜是沉积在玻璃基片上的，其由0.5～2.5wt％的Ge、1.05wt％的Al、86.3wt％的Zn和余量O组成。

所述的透明导电膜具体成分由1.24wt％的Ge、1.05wt％的Al、86.3wt％的Zn和余量O组成，或者由0.5wt％的Ge、1.05wt％的Al、86.3wt％的Zn和余量O组成。

本发明Ge掺杂的AZO透明导电薄膜优点在于：(1)通过选择合适的Ge掺杂量及与AZO薄膜的组合沉积，制备出具备高导电性和高可见光透过率的薄膜；(2)本发明透明导电膜在室温25℃时的电阻率为7～8×10^-4Ω·cm；(3)本发明透明导电膜在400～800nm可见光范围内平均透过率达到80～90％；(4)通过掺杂Ge单质并没有改变ZnO的晶体结构，且具有良好的(002)晶体取向。

本发明制备透明导电薄膜方法的优点在于：(1)采用射频磁控溅射共沉积制备薄膜，制备过程简单，工艺条件参数可控；(2)制备过程中，通过控制Ge，可以方便控制薄膜中Ge的掺杂量，进而调节薄膜的载流子浓度和禁带宽度，改善导电性和可见光透过率；(3)制得的薄膜附着力好，表面致密完整，稳定性好。

附图说明

图1是750nm厚的Ge含量为0.96～1.36wt％的AZO透明导电膜的电阻率变化曲线。

图2是750nm厚的Ge含量为0.96～1.36wt％的AZO透明导电膜的可见光透过率变化曲线。

图3是750nm厚的Ge含量为1.24wt％的AZO透明导电膜的晶体取向。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种Ge掺杂的AZO透明导电膜，该透明导电膜是沉积在玻璃基片上的，该透明导电膜由0.5～2.5wt％的Ge、1.05wt％的Al、86.3wt％的Zn和余量O组成。

一种采用射频磁控溅射共沉积制备的Ge掺杂的AZO透明导电膜的方法，其有如下步骤：

第一步：基片前处理

选取玻璃片，并将其在95％丙酮中进行超声波清洗5～15min后，再在99％酒精中进行超声波表面清洗5～15min，然后吹干获得基片；

第二步：选取靶材

选取ZnO靶材，所述ZnO靶材中含有2wt％的Al₂O₃，即第一靶材；

选取纯度为99.999％的Ge片，即第二靶材，待用；

第三步：射频磁控溅射制膜

先将第一步获得的基片安装在磁控溅射仪的阳极板上；

再将第二步选取的第一靶材、第二靶材放入磁控溅射仪中作为阴极；

然后调节沉积工艺参数在基片上制备Ge掺杂的AZO透明导电膜；

沉积工艺参数：磁控溅射仪中真空度为5×10^-4Pa；

溅射气氛为纯氩气，分压为8Pa；

溅射功率为100～150W、自偏压在200～220V；

溅射时间为600～3000s。