[发明专利]多层透明导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电功能材料制备领域，具体涉及一种多层透明导电薄膜及其制备方法

背景技术

透明导电薄膜集透明性与导电性于一身，不仅具有良好的导电性，在可见光范围内也具有良好的透过性。由于它独有的光电特性，引起研究者极大的关注，成为当今的研究热点。可以应用于平板显示器，触摸屏，气体传感器，发光二极管（LED）以及太阳能电池等。目前ITO薄膜是最常用的透明导电薄膜，但是铟在制备过程中有毒，且为稀有元素，价格昂贵，稳定性较差，在一些特定应用领域要求透明导电薄膜具有良好的环境稳定性，以确保器件能够正常稳定工作，因此人们一直试图寻找一种廉价，无毒，稳定的替代材料。多层透明导电薄膜的结构一般为介电层/金属层/介电层（D/M/D），这种结构在具有良好的导电性的同时，还可以通过调整各个膜层厚度实现对透过光谱的控制，因此引起了人们极大的关注。ZnS作为一种宽禁带半导体，具有原料廉价，无毒等特点，适合作为D/M/D结构中的介电层。ZnS中掺入少量SiO₂可以提高热稳定性和化学稳定性，被用作光盘制备中的保护层材料，同时它在可见光范围内有良好的透明性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层透明导电薄膜及其制备方法，以获得平均透过率80%以上，表面电阻15Ω/sq以下，具有高度环境稳定性透明导电薄膜。

本发明的技术解决方案如下：

一种多层透明导电薄膜的制备方法，所述的多层透明导电薄膜的结构包括衬底，在该衬底上依次是ZnS-SiO₂层、Ag层和ZnS-SiO₂层，其特点在于制备过程如下：

a、磁控溅射靶材为高纯ZnS-SiO₂和Ag靶材，其中ZnS-SiO₂靶材中SiO₂的摩尔百分含量不高于20%；

b、将基板，在丙酮、乙醇、去离子水中依次超声清洗，之后用高纯氮气吹干，获得衬底；

c、将衬底放于磁控溅射反应室，反应室真空至少抽到3.8×10^-4Pa，通入高纯氩气作为工作气体，压强为0.5～5pa；

d、射频溅射沉积ZnS-SiO₂膜层，溅射功率为80～100w，通过调整溅射时间控制膜层厚度，控制ZnS-SiO₂膜层厚度：30～45nm；

e、直流溅射沉积Ag膜层，溅射功率为30～50w，通过调整溅射时间控制膜层厚度，控制Ag膜层厚度为：5～18nm。

f、再次射频溅射沉积ZnS-SiO₂膜层，溅射功率为80～100w，控制ZnS-SiO₂膜层厚度：30～45nm。

所述的衬底为K9玻璃或有机柔性衬底。

为了进一步提高所制得透明导电薄膜的光电性能，玻璃衬底上制备得到的薄膜样品在真空或大气环境下进行退火处理，退火温度：80～300℃；保温时间0.5~1小时。

本方法制备的透明导电薄膜具备的优点有：

（1）通过调整多层膜中各膜层结构，可以实现透射光谱的控制；

（2）采用磁控溅射方法制备薄膜，制备工艺简单，工艺参数可控，重复性好；

（3）中间金属层同时提高了透明导电薄膜的电学性能和机械性能，与相同品质因子的ITO透明导电薄膜相比厚度要小，节省物料；

（4）选用ZnS-SiO₂作为介电层，具有良好的热稳定性和化学稳定性，适合在恶劣条件下工作。

（5）对制备得到的样品进行退火处理，可以改善各膜层的微观结构，进一步的提高透明导电薄膜的光学、电学性能，制备出较为理想的透明导电薄膜。

本发明可获得平均透过率80%以上，表面电阻15Ω/sq以下，具有高度环境稳定性透明导电薄膜。

附图说明

图1是本发明多层透明导电薄膜结构示意图：其中1为衬底，2为介电层ZnS-SiO₂层，3为金属层Ag层。

图2相同Ag层厚度（11nm），不同ZnS-SiO₂厚度下，薄膜样品表面电阻随ZnS-SiO₂厚度变化曲线。

图3是相同ZnS-SiO₂厚度（45nm），不同Ag层厚度下，薄膜样品的表面电阻随Ag层厚度变化曲线。