[发明专利]深紫外非晶透明导电膜及其制备方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种深紫外非晶透明导电膜及其制备方法，属于电子材料技术领域。

(二)背景技术：

透明导电膜因同时具有可见光范围的透明性和良好的导电性的独特性质，从而作为透明电极而被广泛应用于有机电致发光、液晶显示器、太阳能电池等尖端先进领域，应用前景广阔。目前常见的透明导电膜有掺锡的氧化铟(简称ITO)薄膜、掺锑的氧化锡(SnO₂:Sb)薄膜、掺氟的氧化锡(SnO₂:F)薄膜和掺铝的氧化锌(ZnO:Al)薄膜。除了上述的一些常见的透明导电膜以外，还有一些二元氧化物混和组成的金属氧化物作为潜在的透明导电膜材料，例如ZnO、CdO、In₂O₃、SnO₂的混和体系。上述这些透明导电薄膜的禁带宽度较小，光学透明的波长范围被限制在可见光波段，在紫外光区域内是不透明的。延伸光谱透射区域至深紫外光(光波长300nm以下的紫外光)成为透明导电膜挑战新领域。

无机半导体材料深紫外电致发光涉及基础材料和器件结构诸多难题，有机材料通过分子剪裁可实现深紫外电致发光。深紫外透明导电膜可透过紫外和深紫外光，可用作紫外有机电致发光器件的透明电极。深紫外发光器件在半导体光刻、高密度光盘存储、精细材料加工、高精度光谱分析等领域有重要应用。深紫外透明导电膜可应用在紫外光刻机的防静电层、紫外探测器的窗口电极、紫外固化灯的反热层等众多领域。

通过对现有文献的检索发现，深紫外透明导电膜仅有Sn掺杂β-Ga₂O₃薄膜，制备Sn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的方法有脉冲激光沉积(Pulsed laser deposition)法，参见Masahiro Orita等人的“低温制备高导电、深紫外透明β-Ga₂O₃薄膜”，《固体薄膜》411(2002)134-139(Masahiro Orita，Hidenori Hiramatsu，Hiromichi Ohta，et al.Preparation of highly conductive，deep ultraviolet transparent β-Ga₂O₃thin filmat low deposition temperatures，Thin Solid Films 411(2002)134-139)。脉冲激光沉积法制备的Sn掺杂β-Ga₂O₃薄膜电导率8.2Scm^-1(电阻率0.12Ωcm)，薄膜沉积衬底温度380-435℃，但是设备昂贵，难以大面积成膜；用脉冲激光沉积法制备的Sn掺杂β-Ga₂O₃薄膜电阻过高，距离实际的商业应用还有很大距离。

(三)发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种深紫外非晶透明导电膜及其制备方法，使其制造工艺简单、成本低廉，薄膜制备过程中衬底不需要加热和退火，所制成的透明导电膜在深紫外光区域透明、薄膜导电性好。

本发明提出的深紫外非晶透明导电膜，是一种Ga₂O₃/Al/Ga₂O₃多层结构，金属Al层厚度4.5nm-13.5nm，优选6.8nm；Ga₂O₃单层厚度20nm-34nm，优选26nm；衬底选用JGS1远紫外光学石英玻璃。透明导电膜光谱透射区域光波长延伸至深紫外光区域(λ＜300nm)，薄膜方块电阻86Ω-250Ω。

一种深紫外非晶透明导电膜的制备方法，它是在远紫外光学石英玻璃衬底上采用真空磁控非反应溅射镀膜制成。在氩气氛围中射频磁控溅射Ga₂O₃陶瓷靶制备Ga₂O₃层，在氩气氛围中直流磁控溅射金属Al靶制备金属Al层，交替溅射时衬底转动以保证衬底处于不同靶材的相应位置。所有薄膜采用真空非反应溅射的方式形成，工作气体是氩气，用这种方法使得在制备Ga₂O₃膜层时，避免了金属Al导电层的氧化。

本发明提出的深紫外非晶透明导电膜的制备方法的具体步骤如下：