[发明专利]一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法

说明书

一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，在制备ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜过程中，当磁控溅射中间层金属Ag层时，在溅射气体氩气中通入的适量的氧气作为反应气体，所述氧气与氩气的体积比为1:100~3:100；利用氧气对Ag纳米颗粒生长过程中的诱导作用，使得生长在底层ZnO薄膜上的Ag纳米颗粒变得井然有序，有效的改善了Ag层的形貌。实现提高ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜透光性和导电性的目的。本发明采用室温下磁控溅射方法制备ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜具有较好的透光性、导电性和稳定性，可以有效的取代ITO用做有机发光二极管或太阳能电池透明电极。

技术领域

本发明属于薄膜材料及薄膜光电性能领域,具体涉及一种提高薄膜透光性能和导电性能的方法。

背景技术

透明导电氧化物既是金属氧化物，又是半导体材料，不仅具有高的导电性，同时在可见光范围内具有较高的透光性，可被广泛应用于有机电致发光、有机光伏、液晶显示和场效应晶体管等光电器件领域。当今，氧化铟锡(ITO)是在光电子器件领域应用较为广泛的透明导电氧化物。但是ITO制备工艺较为复杂，制作成本较高，而且有毒。与ITO相比，ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜不仅价格低廉、无毒环保，而且是在室温下制备，无需加热，简化了制备工艺。这些特点使得ZnO/Ag/ZnO透明导电膜逐渐成为国内外材料领域研究的热点。目前，通过不同方法制备的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜主要是通过优化中间Ag层的厚度来提高其透光性和导电性。虽然优化Ag层厚度可以改善Ag层连续性，但是通过研究Ag纳米颗粒的生长机理然发现，连续的Ag层仍然是由团聚在一起的岛状膜逐渐聚集在一起形成。这样的生长机理限制了多层膜性能的改善。所以通过优化Ag膜厚度所制备的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜所具备的透光性和导电性仍然有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，通过在溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中充入适量的氧气作为反应气体，有效地改善了Ag层的形貌，实现提高ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜的光电性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜光电性能的方法，ZnO/Ag/ZnO透明导电膜采用室温磁控溅射的方法制备得到，中间Ag层是采用直流磁控溅射的方法制备，在溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中通入氧气作为反应气体。

所述氧气与氩气的体积比为1:100~3:100。优选为1:100~2:100，进一步优选为2:100。

所述氩气的纯度不低于99.0%，所述氧气的纯度不低于99.0%。优选为氩气的纯度99.99%，氧气的纯度为99.99%。

底层和顶层的ZnO薄膜是采用射频磁控溅射方法制备的。

所述的ZnO/Ag/ZnO透明导电膜按如下顺序制备：首先在基底上溅射底层ZnO，接着在底层ZnO上沉积Ag，最后在Ag层上沉积相同厚度的顶层ZnO。

本发明主要是利用氧气对Ag纳米颗粒生长过程的诱导作用。由于底层的ZnO是一种多缺陷的材料，通入的氧气会改善ZnO的缺陷，从而对生长在ZnO上的Ag产生一种诱导作用，有效地改善了生长在底层ZnO薄膜上的Ag层的形貌，使得Ag纳米颗粒变得井然有序，克服Ag纳米颗粒生长过程中杂乱无章、不连续的缺点。

本发明是在ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜结构中，当溅射中间Ag层时，在溅射气体氩气中通入适量的氧气作为反应气体，并且通过流量计控制氧气与氩气的流量比例。通入的氧气有效地改善了Ag纳米颗粒的生长过程，降低Ag层对光的吸收，而且降低了多层膜的表面电阻，实现提高ZnO/Ag/ZnO透明导电膜的透光性和导电性目的。所述的ZnO/Ag/ZnO透明导电多层膜结构，所有的膜都是在室温下采用磁控溅射方法制备，其中底层和底层的ZnO是采用射频磁控溅射方法制备，中间Ag层是采用直流磁控溅射方法制备。