[发明专利]用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及掺氟氧化锡靶材技术，尤其涉及一种用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材及其制备方法。

背景技术

氟掺杂氧化锡导电薄膜(SnO₂：F)，简称FTO导电薄膜，做为ITO导电薄膜的替代品被开发利用，可被广泛用于液晶显示屏，光催化，薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、电致变色器件等领域。

制备FTO导电薄膜，可以采用物理方法，也可以采用化学方法。其中，具体的有真空蒸发镀膜法、离子辅助沉积镀膜法、射频磁控溅射镀膜法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、喷雾热解法等。目前，适合工业化批量生产的方法为化学气相沉积和射频磁控溅射两种方法。

化学气相沉积法又分为在线化学气相沉积法和离线化学气相沉积法及低压化学气相沉积法。其中，在线化学气相沉积法是在浮法生产过程中进行的在线高温沉积SnO₂：F，是目前FTO 导电玻璃的主要生产方式，代表厂商AGC。其产品特点是生产过程中直接产生雾度，可以生产大尺寸的玻璃，膜层稳定性最好，耐酸碱性能突出，易于存储运输，但透光性能和导电性能相对较差。离线化学气相沉积法是在超白或浮法玻璃生产后加热，再进行化学气相沉积得到FTO 导电玻璃。这种生产方式适宜深加工企业发展，投入低，但过于耗能，产品特性类似于在线化学气相沉积法。低压化学气相沉积法类似于离线化学气相沉积法，但沉积温度低，并且可以镀前电极或者背电极，是一种很有发展前途的生产方法。

磁控溅射法是目前最热门的研究方向。利用射频磁控溅射方法制备FTO导电薄膜，成本较低，工艺简单，易于操控。采用射频磁控溅射方法制备的FTO导电薄膜，其镀膜层与基底结合牢固，镀膜层致密，均匀。

用于射频磁控溅射的靶材分为金属靶和非金属靶两种。无论何种靶材，通常是采用致密的固体，根据实际情况加工成适当形状。如果原料为粉末状，则需要研磨均匀以后加入粘结剂压制成所需形状后进行烧结，使之成为致密的固体靶材，即陶瓷靶。也有直接采用粉末做靶材的案例，但需要一个容器盛装靶粉末，相对于陶瓷靶，粉末靶具有更高的溅射活性，但可控性较差。因此，更需要精细地控制过程中的各种工艺参数。在常温状态下，溅射制备的多数氧化物体系薄膜结晶化程度很低，为体现其特定的功能，还需要采用另外的处理措施提高薄膜的晶化程度。

作为高新技术，我国目前最高只能开发出可见光平均透光率达到80％左右的FTO导电玻璃，还没有超过90％。在高透光率、低方阻、透明导电薄膜的研究领域里，需要做更深入的研究。攀枝花学院蓝德均等人公开的中国发明专利“掺氟氧化锡薄膜的制备方法”（专利号：201210374374.0），虽然是采用射频磁控溅射技术制备FTO导电薄膜，但是采用二氧化锡粉末与氟化物机械混合后的粉末作为靶材，由其制备出来的FTO薄膜，面电阻较高，透光性也较差。而且如上所述，采用粉末靶的溅射方法，其操作可控性较差。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有靶材制备方法制备而成的FTO薄膜，面电阻较高，透光性也较差问题，提出一种用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材的制备方法，该方法工艺简单、易于操控，能实现用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材的工业化生产，由该方法制备的用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材导电性好，透光性佳，与基底结合牢固，镀膜层致密、均匀。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材的制备方法，包括以下步骤：高温条件下，分别将锡化合物与氟化合物气化后混合，并由载气将此混合气体带至高温反应器中，在反应器内壁或底部生成FTO结晶或粉末；将此FTO结晶或粉末进行研磨、压片以后，即得用于磁控溅射的掺氟氧化锡靶材，该靶材是能用于磁控溅射的高致密性、高均匀性的固体FTO靶材。本发明所述锡化合物与氟化合物分别气化，能防止两种物质在进入高温反应器之前反应，即防止目标产物（掺氟氧化锡靶材）在进入高温反应器之前沉积。

进一步地，所述锡化合物与氟化合物的摩尔比为0.001~20，优选为5-10。

进一步地，所述锡化合物为无机锡化合物和/或有机锡化合物。

进一步地，所述无机锡化合物为无水结晶二氯化锡、结晶二氯化锡、无水和结晶四氯化锡中的一种或多种。

进一步地，所述有机锡化合物为R_nSnX_4-n，其中，n=1-4，R为烷基、酯烷基或芳香基，X为无机酸根、有机酸根、羟基或卤素。