[发明专利]在PET柔性衬底上制备掺钛氧化锌透明导电薄膜的方法

说明书

技术领域

 本发明属于半导体光电器件技术领域，具体涉及一种在PET柔性衬底上制备掺钛氧化锌透明导电薄膜的方法。

背景技术

透明导电薄膜，其具有透明和导电双重功能，在平板显示器、薄膜太阳能电池、薄膜晶体管（TFT）、气敏元件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/半导体（SIS）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等领域具有广阔的应用前景。现有技术中，透明导电薄膜是在硬质衬底（玻璃和陶瓷）上制备的，但这些衬底材质脆、不易形变，限制了透明导电薄膜的应用。随着半导体工艺水平的发展，以柔性聚合物为衬底，制备各种薄膜半导体器件已成为现实。与硬质材料相比，在有机衬底上沉积的透明导电薄膜，不仅具有硬质衬底透明导电薄膜的光电性能，而且具有重量轻、可折叠、不易破碎、便于运输、设备投资少等优点。随着电子器件向小型化和轻便化方向发展，柔性衬底的透明导电薄膜有望成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品，因此其研究备受关注。但柔性衬底存在致命弱点是，一不耐高温，二对氧气、水蒸气的阻隔性能差，三其与薄膜的黏附性不好。一、二不利于导电薄膜的成核与长大，三会导致薄膜的电阻率提高。而在制备诸如二氧化锡（SnO2）基薄膜、（In2O3）基薄膜及掺铝氧化锌（AZO）基薄膜等，它们的最佳成膜温度都在300 oC甚至大于300 oC，这样的高温下，不利于制备具有优良光电性能的透明导电膜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在PET柔性衬底上制备掺钛氧化锌透明导电薄膜的方法，它既可以解决现有技术中柔性衬底不耐高温致命弱点，又可以解决阻隔性、黏附性差的问题，制备出具有优良光电性能的透明导电薄膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在PET柔性衬底上制备掺钛氧化锌透明导电薄膜的方法，使用高真空磁控溅射仪，用室温循环水对其冷却降温，用高纯氩气作为溅射气体，其特征在于：包括如下步骤：

a）取PET柔性衬底，置于50～70 oC的丙酮溶液中，超声清洗15～25min；

b）将上述PET柔性衬底，用高纯去离子水反复冲洗、烘干，放入溅射室；

c）安装TZO陶瓷靶材，其成分为TiO2：ZnO = 1.6～2.6：97.4～98.4；

d）调整靶基距为50～60mm；溅射功率为50～65W；溅射压强在4～6Pa；流量25～35SCCM；

e）开机溅射4～6min，在PET柔性衬底上形成一柔性TZO薄膜的同质缓冲层；停机4～6min；

f）再开机溅射16～24min，在PET柔性衬底上形成了掺钛氧化锌透明导电薄膜。

优选的，在所述步骤a）中，PET柔性衬底在60 oC的丙酮溶液中，超声清洗20min；再将经丙酮溶液超声清洗过的PET柔性衬底，再置于无水乙醇浸泡各20min。

优选的，在所述步骤c）中，TZO陶瓷靶材的成分为TiO2：ZnO = 2.1：97.9。

优选的，在所述步骤d）中，靶基距为52mm。

优选的，在所述步骤d）中，溅射压强在5Pa。

优选的，在所述步骤d）中，，溅射功率为60W。

优选的，在所述步骤d）中，流量为30SCCM。

优选的，在所述步骤e）中，开机溅射5min，停机5min。

优选的，在所述步骤f）中，再开机溅射20min，在PET柔性衬底上形成了掺钛氧化锌透明导电薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一因掺钛氧化锌（TZO）的最佳成膜温度很低，只有100 oC左右，不会破坏PET柔性衬底的特性，故有利于导电薄膜的成核与长大；又因在沉积柔性（TZO）透明导电薄膜开始时，先在衬底上沉积一同质缓冲层，使其阻隔性提高，所以更有利于导电薄膜的成核与长大；三因衬底经丙酮溶液超声清洗、无水乙醇浸泡、去离子冲洗，解决了其黏附性差的问题。所以，由此方法制备出的透明导电薄膜，其电阻率低即具优良的导电性能，又具良好的透过性。经过XRD测试分析所有样品均没有改变氧化锌的晶体结构，为具有C周择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜。所有样品都具有很高的可见光透过率，透过率都大于90%。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步描述：

其中，PET柔性衬底的材料为：聚乙烯对二苯二甲酯( Polyet hykene terep ht halate , PET)，

二氧化钛与氧化锌的纯度均为99.99％。

实施例一