[发明专利]一种高透明高导电超薄氢掺杂氧化铟薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高透明高导电超薄氢掺杂氧化铟薄膜的制备方法，采用射频磁控溅射，He与N₂为溅射气体，溅射过程中通入H₂作为掺杂源，通过调控溅射功率密度、衬底温度、沉积气压、H₂掺杂量，可获得厚度在10纳米到100纳米的IOH薄膜；步骤如下：步骤1、将玻璃衬底依次放入Extran MA02中性清洗溶液、去离子水、异丙醇中各清洗5分钟；再一次将玻璃衬底依次放入Extran MA02中性清洗溶液、去离子水、异丙醇中，用超声波各清洗5分钟；步骤2、将风干的玻璃衬底放入射频磁控溅射装置中抽真空，真空度在1.0～5.0e‑5Pa范围内，通入He、N₂为溅射气体、H₂为掺杂源进行沉积，沉积到要求的厚度时取出，再放入到退火设备里面15～30分钟，冷却后取出基片。

技术领域

本发明涉及一种射频(RF)磁控溅射制备高透明高导电超薄薄膜的方法，特别涉及一种通过氢气掺杂量来调控导电性能的方法，即一种高透明高导电超薄氢掺杂氧化铟薄膜的制备方法。

背景技术

透明导电膜(TCO)被广泛地应用于太阳能电池、触摸屏、发光二极管等光电子器件，在众多TCO中,最主要的是以氧化铟为主体通过不同元素掺杂而形成的TCO。材料制备方法通常是直流磁控溅射。目前以氧化铟为主体TCO中最常见的是锡掺杂的氧化铟(ITO),其它的掺杂元素包括锆、钛、铜、铝等等。掺杂元素通常是通过制作靶材时将这些金属元素引入。透明导电氧化物的电学(导电率)和光学(透光率)是相互影响，更具体的说是此消彼长的关系，很难同时优化。理论上，将氢离子掺杂到氧化铟(IOH)中，会得到很好的电学和光学性能。氢掺杂可以通过纯的氧化铟经射频(RF)磁控溅射沉积过程中引入氦气、氮气和氢气来实现。但是，由于氢离子极其活跃，因此很难做到性能稳定的、可应用于产品中的氢掺杂氧化铟透明导电膜(IOH)。

在众多透明导电膜(TCO)之中，氧化铟锡(或者称为锡掺杂氧化铟)ITO在未来几年的透明导电膜市场中至少还占有60％的份额。如果可以做到稳定的氢掺杂氧化铟(IOH)透明导电膜，理论上完全可以替代和超越氧化铟锡ITO所占有的市场，下面将以两种透明导电膜做比较的形式来介绍氢掺杂氧化铟透明导电膜IOH。

ITO靶材是由专门的ITO靶材制造公司来生产的。靶材质量受各种因素影响，尤其是大尺寸靶材的质量。目前高端ITO靶材的工艺技术仍然由日本、韩国几家公司掌握，我们国家每年需要从日本、韩国进口价值几百亿的高端ITO靶材。

IOH镀膜不需要IOH靶材这一制作过程，并且节省原材料、更环保、性能更好，可以完全打破日本、韩国在这一领域的垄断。

发明内容

本发明提供了一种高透明、高导电、超薄氢掺杂氧化铟薄膜的制备方法。

第一方面，本发明提供了一种高透明高导电超薄氢掺杂氧化铟薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用射频磁控溅射的方法，He气与N₂气为溅射气体，溅射过程中通入H₂作为掺杂源，通过调控溅射功率密度、衬底温度、沉积气压、H₂掺杂量，可获得厚度在10纳米到100纳米的IOH薄膜；

具体操作步骤如下：

步骤1、将玻璃衬底依次放入Extran MA02中性清洗溶液、去离子水、异丙醇中各清洗5分钟；再一次将玻璃衬底依次放入Extran MA02中性清洗溶液、去离子水、异丙醇中，用超声波各清洗5分钟；

步骤2、将风干的玻璃衬底放入射频(RF)磁控溅射装置中抽真空，真空度在1.0e-5Pa～5.0e-5Pa范围内，通入He、N₂为溅射气体、H₂为掺杂源进行沉积，沉积到要求的厚度时取出，再放入到退火设备里面15～30分钟，冷却后取出基片。最终得到IOH薄膜。