[发明专利]一种耐腐蚀ZnO薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种透明导电耐腐蚀薄膜，尤其涉及一种透明导电耐腐蚀的Sn掺杂ZnO薄膜和Al-Sn共掺杂的ZnO薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜是一类特殊的光电信息功能材料，不仅具备良好的电学特性，而且在可见光波段范围具有高透光性，红外波段范围具有高反射性，紫外波段具有良好的吸收性。正是因为透明导电薄膜具有着优异的光电特性，使得这类材料在太阳能电池、液晶显示器、薄膜晶体管、紫外探测器、抗静电涂层、巡航导弹窗口和现代战机等领域具有很好的应用前景。在透明导电薄膜中，ZnO薄膜由于具有制造成本低廉、无毒、易于掺杂和光电性能优异等优势，这种薄膜材料及制备的各种元器件的得到广泛应用，而根据实际工作的环境介质不同，例如不同气候环境（工业、近海工业、海洋）、湿热环境以及其它一些恶劣的环境等，因此需要提高这类薄膜材料在腐蚀环境介质中的耐腐蚀性以及长期使用的可靠性。

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术的不足和局限性，提供一种利用磁控溅射技术制备可以在含有NaCl的环境中工作的ZnO透明导电耐腐蚀薄膜。

技术方案：为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种耐腐蚀ZnO薄膜，包括ZnO，所制备的薄膜中还含有Sn，所述Sn掺杂ZnO薄膜的电阻率6.99×10^-2Ω?cm~1.06×10^-1Ω?cm，400~900nm波段的平均透过率为69%~82%，极化电阻6.20×10⁴Ω~1.20×10⁶Ω。

所制备的薄膜中还含有Al，所述Al、Sn共掺杂ZnO薄膜的电阻率1.49×10^-3Ω?cm~5.10×10^-3Ω?cm，400~900nm波段的平均透过率为82%~89%，极化电阻3.96×10⁵Ω~1.40×10⁶Ω。

一种制备所述的ZnO薄膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）以Sn和ZnO材料作为靶材，将靶材安装在磁控溅射设备的腔室内；

（2）清洗待镀膜的衬底，除去衬底表面的沾污，然后吹干；

（3）将吹干后的衬底放入射频磁控溅射腔室内，抽真空至腔室内的真空度小于0.1Pa，并加热衬底至100℃~200℃；

（4）向腔室内通入惰性气体，并设置衬底旋转；

（5）通过磁控溅射方式，向Sn和ZnO两个靶上加射频电压：Sn靶射频电压0～16V，ZnO靶射频电压0～32V，然后通过两个靶共溅射的方式沉积Sn掺杂的ZnO薄膜。

一种制备所述的ZnO薄膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）以Sn和AZO材料作为靶材，将靶材安装在磁控溅射设备的腔室内；

（2）清洗待镀膜的衬底，除去衬底表面的沾污，然后吹干；

（3）将吹干后的衬底放入射频磁控溅射腔室内，抽真空至腔室内的真空度小于0.1Pa，并加热衬底至100℃~200℃；

（4）向腔室内通入惰性气体，并设置衬底旋转；

（5）通过磁控溅射方式，向Sn和AZO两个靶上加射频电压：Sn靶射频电压0～6V，AZO靶射频电压0～32V，然后通过两个靶共溅射的方式沉积Al-Sn共掺杂的ZnO薄膜。

原理：下面对本发明原理作进一步描述：

步骤1、以ZnO、AZO和Sn材料分别作为靶材，ZnO靶、AZO靶和Sn靶放置在磁控溅射沉积设备的腔室中，射频电压直接加在靶材上；

步骤2、清洗待镀膜的衬底，除去衬底表面的沾污，然后吹干放入腔室内，并加热衬底温度至160℃；

步骤3、待腔室内的真空度抽到6×10^-4Pa时，打开ZnO靶（纯度：99.999%）和Sn靶（纯度：99.99%）对应的射频功率源并预热5~15分钟；开始控制基底支架旋转（10r/min~30r/min），通入Ar气20sccm~40sccm；加射频电压，使靶材和阳极罩之间产生辉光，设置ZnO靶的溅射功率为100W~200W，调节Sn靶溅射功率分别为0~30W；预溅射5~10分钟，去除靶材表面氧化和沾污；然后迅速将两个挡板打开并计时；生长结束后，将挡板关闭，关闭抽真空设备之后取出试样；