[发明专利]在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO₂透明导电薄膜的方法。其技术方案是：先将55～90wt％的锡粉末、5～25wt％的二氧化锡粉末和5～20wt％的二氟化锡粉末混合，压制成型，烧结，制得靶材。将靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，将柔性衬底固定到衬底支架上；再将磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10^‑3Pa，通入Ar与O₂；通入的Ar与O₂流量比为1∶(0.05～0.25)。再于室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO₂透明导电薄膜。溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～75W，衬底负偏压为0～100V。本发明工艺简单、成本低、环境友好和适于工业化生产，所制制品具有低电阻率、高透明性、稳定性优和力学性能良好的特点。

技术领域

本发明属于光电薄膜技术领域。特别是涉及一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO₂透明导电薄膜的方法。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)薄膜具有良好的导电性、优异的透明度等光电特性，已在光伏电池组件、平面显示器、触控面板、发光二极管(LEDs)和气敏传感器等不同领域获得了广泛应用。在各种TCO薄膜材料中，氧化铟锡(ITO)薄膜材料具有透光性好、面电阻低和工艺成熟等优点。但铟矿储量稀少且分散，开采和回收困难，随着资源的不断消耗，ITO薄膜的成本将不断攀升。相对于ITO薄膜，F掺杂SnO₂(FTO)薄膜的原材料储量丰富，成本相对较低(不含昂贵的铟元素)，经济环保，同时薄膜还具有对可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、热稳定性高、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等优点。因此，FTO薄膜被作为ITO薄膜的替换用品被开发利用，可被广泛用于液晶显示屏、光催化、薄膜太阳能电池基底、染料敏化太阳能电池和电致变色玻璃等领域。

制备FTO薄膜的方法主要有喷雾热解(spray pyrolysis)、溶胶-凝胶(sol-gel)、脉冲激光沉积(PLD)、化学气相沉积(CVD)和磁控溅射(magnetron sputtering)等，其中：喷雾热解和化学气相沉积应用最为广泛。近年来，随着光电显示器件趋向于柔性显示方向发展，人们对薄膜的制备技术也有了更高的要求。在上述方法中，喷雾热解和化学气相沉积通常需在高温下(400℃)沉积或进行退火处理，无法满足低能耗原则以及在有机柔性衬底类光电器件中的应用要求。PLD技术可以在衬底温度相对较低甚至是室温条件下沉积FTO薄膜，但是 PLD技术不宜制备大面积薄膜，较难实现工业化制备。