[发明专利]一种三明治结构薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种三明治结构薄膜及其制备方法与应用，其中，所述三明治结构薄膜包括：云母基底、及在所述云母基底上设置的下层氧化物薄膜、夹层金属薄膜、上层氧化物薄膜。本发明所述三明治结构薄膜表面粗糙度低，光电性能优异，作为薄膜加热器使用响应迅速效率高，也可用于其他电子器件的电极，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及导电薄膜领域，尤其涉及一种三明治结构薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

目前，ITO是制备透明电极应用最广泛的透明导电材料。虽然，ITO薄膜拥有高透过率(~90%)和低方阻(~10Ω/sq)，但由于其机械强度低，成本高，极大限制了它的应用。各国科学家探索了很多材料用于代替ITO，例如石墨烯、碳纳米管、金属纳米线。然而，上述新材料却出现了电导率低、化学稳定性差等缺陷。一种具有良好的化学稳定性、均一方阻、低成本的氧化物/金属/氧化物(O/M/O)三明治结构薄膜顺应而生。

(O/M/O)三明治结构薄膜在透明电极领域的应用前景广阔，但其各方面的性能及薄膜质量还有待提高。以硅片或者玻璃为基底制备的(O/M/O)三明治结构薄膜通常为多晶或无定形的，使得金属层以三维岛状形式生长，影响薄膜性能。使用高分子聚合物基底易促使薄膜出现大量晶界，导致薄膜光电性能下降，影响化学稳定性和器件效率。化学掺杂和界面修饰的方法可以提高金属薄膜质量，但仍然难以获得高质量的氧化物层，同样影响器件的性能、稳定性和效率。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三明治结构薄膜及其制备方法与应用，旨在解决现有三明治结构薄膜性能低下的问题。

本发明的技术方案如下：

一种三明治结构薄膜，其中，包括云母基底、及在所述云母基底上设置的下层氧化物薄膜、夹层金属薄膜、上层氧化物薄膜。

所述的三明治结构薄膜，其中，所述下层氧化物薄膜和所述上层氧化物薄膜均为AZO（掺Al的ZnO）薄膜、ZnO薄膜、TiO₂薄膜、NTO（掺Nb的TiO₂）薄膜、ITO薄膜、FTO薄膜、InGaZnO薄膜中的一种。

所述的三明治结构薄膜，其中，所述夹层金属薄膜为Au薄膜、Ag薄膜、Al薄膜、Ge薄膜、Ni薄膜、Ti薄膜、Cu薄膜中的一种。

所述的三明治结构薄膜，其中，所述云母基底厚度为5-80μm。

所述的三明治结构薄膜，其中，所述下层氧化物薄膜和所述上层氧化物薄膜厚度均为20-100nm。

所述的三明治结构薄膜，其中，所述夹层金属薄膜厚度为4-20nm。

一种如上所述的三明治结构薄膜的制备方法，其中，包括以下步骤：

将云母基底固定在脉冲激光沉积装置的加热基底托上，将金属靶材和氧化物靶材固定在脉冲激光沉积装置的可旋转靶台上；

对脉冲激光沉积装置腔体进行抽真空，将云母基底以20℃/min的升温速率加热至200-500℃，向腔内通氧气，使腔内氧气气压保持在1×10^-2Pa-15Pa，旋转靶台至氧化物靶材，设定靶材自转速度为5-10°/s公转，启动准分子激光器，使腔内激光束聚焦于氧化物靶材上，将氧化物等离子体沉积至云母基底上，得到下层氧化物薄膜；

以10-20℃/min的降温速率使薄膜降温至20-100℃，对脉冲激光沉积装置进行抽真空，使腔内气压达到1×10^-5Pa，旋转靶台至金属靶材，设定靶材自转速度为5-10°/s公转，启动准分子激光器，使腔内激光束聚焦于金属靶材上，将金属等离子体沉积至下层氧化物薄膜上，得到夹层金属薄膜；