[发明专利]以无机盐为前驱物LPCVD技术制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法

说明书

技术领域    

本发明涉及一种透明导电氧化物薄膜玻璃的制备新方法，特别是一种以无机盐前驱物代替传统金属有机盐、利用低压化学气相沉积技术（LPCVD）制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法。

背景技术   

透明导电氧化物薄膜具有良好的光电、压电和气敏性质，其电化学稳定性高，在透明导体、光波导器件、高频压电转换器、微传感器等方面具有广泛的用途。透明导电氧化物薄膜玻璃更是太阳能电池的重要组成部分，特别是应用于硅基薄膜太阳能电池方面，具有独特的优势。尤其是ZnO透明导电薄膜玻璃，由于其无毒、来源丰富、价格便宜等优点，引起了越来越多的关注。

目前，用来制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法主要包括磁控溅射镀膜法、离子束溅射镀膜法以及喷涂热分解法等，这些制备方法都有其缺点。溅射镀膜的成本高，沉积速率相对较低；喷涂热分解法沉积的薄膜性能较差，且均匀性不佳。目前用来制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法还有金属有机化学气相沉积法（MOCVD），这种方法使用的前驱物为有机金属醇盐，以ZnO透明导电氧化物薄膜玻璃的制备为例，其前驱物为二甲基锌、二乙基锌或醋酸丙酮锌等。在ZnO薄膜沉积的过程中，会有少部分有机前驱物随ZnO同时沉积到靶材上成为杂质粒子，从而导致透明导电氧化物膜层中存在有机杂质粒子，影响薄膜的透光性、耐候性等各种特性。在大规模生产的电子产品中，要求透明导电氧化物薄膜玻璃的制备技术兼顾沉积速率高、面积大、均匀性好以及成本低等特性，因此，发明一种以金属无机盐代替有机前驱物制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法是十分必要的。

发明内容    

本发明的目的是想克服现有技术中制备透明导电氧化物薄膜玻璃存在的均匀性低、成本高、生成能力低、薄膜性能差等缺陷，提供一种新的制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法——以无机盐前驱物LPCVD技术制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法，采用该方法制备的透明导电氧化物薄膜玻璃，具有较高的透光率和导电性能，耐候性好，制备工艺简单，成本低，易于实现产业化。

为实现本发明的上述目的所采用的技术方案是：一种以无机盐为前驱物LPCVD技术制备透明导电氧化物薄膜玻璃的方法，其特征是按下列步骤进行的：

1、玻璃清洗：将备好的玻璃片传送至玻璃清洗系统，经过酸、碱、去离子水清洗工艺清洗并烘干玻璃；

2、光学检测：用光学检测系统对清洗后的玻璃进行检测，观测玻璃表面是否有残留的污渍；将检验合格的玻璃送至LPCVD镀膜室，表面有残留污渍的玻璃需返回玻璃清洗系统重新进行清洗；

3、镀膜：将制备透明导电氧化物薄膜的金属无机盐前驱物配制成澄清饱和水溶液，利用鼓泡器和载气N₂将其溶液载入到LPCVD镀膜室中，常用的N₂流量为300-325 SCCM，无机盐前驱物与N₂的摩尔比为0.2-0.3，为防止金属无机盐在载入LPCVD镀膜室之前于管道中发生沉积，可将其输送管道加热至110℃，镀膜室中的压力控制在100-500mTorr，镀膜室温度比金属无机盐的分解温度高150-200℃，金属无机盐在LPCVD镀膜室中分解，并最终在比镀膜室温度低50-100℃的玻璃基底上沉积生成透明导电氧化物薄膜； 

4、性能检测：用全光谱反射膜厚度测量仪和四探针方块电阻测量仪测量透明导电氧化物薄膜玻璃的透光率、厚度和方块电阻； 

5、成品制成：将经检验符合镀膜玻璃标准的透明导电氧化物薄膜玻璃下线，按要求包装、编号、入库，得到最终产品；将检验不符合镀膜玻璃标准的透明导电氧化物薄膜玻璃回收至腐蚀池，用稀盐酸将其表面的氧化物薄膜腐蚀掉，实现玻璃的回收利用。

本发明所述的金属无机盐前驱物是指Zn²⁺、In³⁺、Sn⁴⁺中的任一种与                                                、、、中的任一种所组成的盐。 

本发明采用金属无机盐代替有机盐作为制备透明导电氧化物薄膜玻璃的前驱物，避免了薄膜中有机物杂质的混入，使所制得的薄膜均匀，具有较高的透光率和导电性能，耐候性好，且无机盐与有机盐相比价格便宜，安全性高，制备工艺简单，成本低，适合工业大规模生产。

对于LPCVD制备方法，具有以下优点：

1、制备的薄膜具有良好的阶梯覆盖性和均匀性；

2、薄膜制备过程中对气体流动的动态变化依赖性低；