CN101429645A - 氧化锌铝透明导电薄膜的制备方法及专用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锌铝透明导电薄膜的制备方法及设备。该设备包括一个真空溅镀腔体(1)，内设有离子溅镀枪(2)、靶材固定基座(4)、被基座固定的靶材(3)，镀制品(5)。镀制品在真空溅镀腔体内进行离子束溅镀，可在室温高真空度下的条件镀制，以一支离子源溅镀枪同时溅镀一样或多样材料。可选择对两种单一材料靶材同时共镀、或混合两种材料之单一靶材镀制、或单一材料靶材与混合材料靶材共镀。置放靶材的基座能调整靶材位置，AZO组合的比例就能以共镀方式调整靶材基座位置，两靶材同时在不同的轰击面积下决定混合比例，能分析出实际薄膜成分比例及特性，准确有效地调变AZO组合成分，在室温下制镀出高透光性及导电性佳的成品。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电薄膜的制备方法，尤其涉及一种氧化锌铝透明导电薄膜的制备方法，本发明还涉及实现上述制备方法的专用设备，属于镀膜领域。
背景技术
随着光电产业的发展，不断有新材料被发展出来，对于各类新产品的要求除了符合轻、薄、短、小、高效率及美观外，也要符合其光、电、磁与热之功能性需求外，若能具备高强度、高韧性、耐磨耗、耐高温及防腐等特性，能够成为更具有竞争优势的产品。
因此将产品表面调质处理之高性能镀膜技术便可达成此一要求；其中透明导电膜即是近年来电子、电力、光电领域之信息、通讯、多媒体及其它微机电产业下所使用的热门材料，而所谓透明导电膜即是一种吸收紫外光及红外光线、而可见光穿透的材料，传统上多使用ITO(铟锡氧化物薄膜IndiumTinOxide)等材料组成的透明电膜，其兼具透明与导电两种特性，从液晶显示器(LCD)、太阳电池(solarcell)、触控面板(touchpanel)、发光二极管(LED)到节能玻璃等，这些都是透明导电膜发挥的舞台。而以ITO材料中的铟蕴藏量低且取得不易，随着用量剧增，铟价格居高不下，成本高昂，所以一直有新材料想取代它。AZO便是一例，在适当条件下可制作出与ITO相媲美之特性且价格低廉，极具竞争优势。
目前以AZO(ZnO掺Al)这样的材料为透明导电膜，其导电特性良好且透光率在80％以上，一般制作AZO都以化学方法、sol-gel方法(溶胶凝胶法)或溅镀方法，以这些方法制作AZO，都是在低真空度(10-2～10-3torr)环境下或是大气中制作，且成品必须经过300℃～500℃退火做补氧与再结晶的处理，才会成为透明且带有导电性的薄膜。但化学方法、sol-gel方法或溅镀方法因为制作气氛环境(在大气中或10-2～10-3torr低真空度)的限制，因此无法提供高品质的成品。此外，传统溅镀方式要做共镀调变两种镀材比例，必须要两支溅镀枪，制镀成分较不稳定，而且腔体中温度很高。至于化学方法、sol-gel方法与溅镀方法当遇到需要在低温制程的基板，如：PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯Polyethyleneterephthalate)、PMMA(压克力PolyMethylMethAcrylate)、PC(聚碳酸酯PolyCarbonate)等，这些基板只能承受的工作温度在120℃～200℃，超过此工作温度会造成基板卷曲变形，由于基板不耐高温无法作退火处理，因而无法达到高透光导电性佳的AZO薄膜。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种新的氧化锌铝透明导电薄膜的制备方法。
本发明的目的之二是提供一种实现上述制备方法的专用设备。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种氧化锌铝透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)用真空溅镀腔体中的离子溅镀枪所产生的离子束撞击靶材；
(2)、向真空溅镀腔体中通入靶材制镀所需的气体并控制流量；
(3)、在室温高真空度下，用离子束撞击靶材所溅击出的原子溅镀于镀制品，即得。
上述制备方法中，所述的离子束的能量调变范围为800V～2000V，离子束电流密度的范围为1mA/cm2～20mA/cm2；
所述的靶材选自以下任意一种组成：单独的Zn或ZnO与单独的A1组成，或者由ZnO或Zn与Al混合在一起组成，或者由Zn、ZnO或Al中的任意单独一种与由Zn与Al组成的混合材料或由ZnO与Al所组成的混合材料组合在一起而成。
所述的靶材的面积的大小范围是小至与离子溅镀枪端面面积大小相同，大至与单一靶材面积大小相同；
所述的高真空条件为：1.3 x 10-2～6.6 x 10-2Pa。
所述的溅镀适用于200℃～450℃高温制镀制程或200℃～600℃制镀后高温退火处理。
所述的真空溅镀腔体通入所需的为气体为氧气。
本发明的另一目的是在于提供一种实现上述制备方法的氧化锌铝透明导电薄膜设备。
一种可以在室温下镀制出AZO薄膜的设备，包括一个真空溅镀腔体1，在真空溅镀腔体内设有离子溅镀枪2、靶材固定基座4、被基座固定的靶材3，镀制品5。
该镀制品于真空溅镀腔体内进行离子束溅镀，并且可以在室温高真空度下的条件制镀，以一支离子源溅镀枪同时溅镀一样或多样材料。
由上述设备镀制AZO薄膜，可以选择对两种单一材料靶材同时共镀、或混合两种材料制成的单一靶材镀制、或单一材料靶材与混合材料靶材共镀。置放靶材的基座能调整靶材位置，镀制AZO薄膜时就能控制两靶材被轰击的面积来决定两种材混合比例，进一步能分析出实际AZO薄膜成分比例，可以很准确有效地调变AZO薄膜成分的比例，制作出高透光性及导电性佳的成品。本发明亦适用于200℃～450℃高温制镀制程或200℃～600℃制镀后高温退火处理制程。
附图说明
图1为本发明以高真空状态下制作样品示意图；
图2为本发明靶材固定状态示意图；
图3为本发明就两靶材的轰击面积比例将靶材基座上升高度的调整状态示意图；
图4为所示系本发明两靶材的轰击面积比例调整状态示意图；
图5为本发明所使用单一材料靶材及混合材料靶材的示意图；
图6为本发明以两种不同单一材料的靶材结合的示意图；
图7为本发明以单一材料靶材与混合材料靶材结合的示意图。
附图摘要说明：1真空溅镀腔体；2离子溅镀枪；21离子束；3靶材；3a单一材料靶材；3b混合材料靶材；4靶材固定基座；5镀制品。
具体实施方式
为让本发明上述和其它目的、特征及优点能更明显易懂，以下就特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：请参阅图1所示，本发明氧化锌铝透明导电薄膜设备主要系可以在室温下镀制出AZO薄膜。其中真空溅镀腔体1内主要设有离子溅镀枪2、以靶材固定基座4固定之靶材3及镀制品5，该镀制品5以离子束溅镀之真空溅镀腔体1内进行溅镀，并且可以在室温高真空度下的条件镀制而成(高真空条件为：1.3 x 10-2～6.6 x 10-2Pa)，且以一支离子溅镀枪2同时镀制一样或多样材料。
如图3、图5及图7所示的靶材3，该靶材3为两个靶材共镀，或单一靶材两种材料镀制，抑或是单一材料靶材3a结合有混合材料靶材3b镀制，此时每一个靶材3能是单一材料靶材3a也能是混合材料靶材3b。而两种靶材镀制的结合以靶材固定基座4加以固定。
氧化锌铝透明导电薄膜制程之镀制方法为：
步骤一、决定离子束，选择离子溅镀枪2工作气体，使其成为带有能量的离子光束21以撞击靶材3，可以藉由离子光束21的能量调变800V～2000V与离子光束21电流密度的多寡1mA/cm2～20mA/cm2及离子光束21的撞击靶材3的面积的大小。靶材3的面积的大小范围系小至离子溅镀枪2端面面积大小，大至单一靶材3面积大小；
步骤二、决定镀制方式，如图5至图7，选择对两种单一材料靶材同时共镀、或混合两种材料之单一材料靶材镀制、或单一材料靶材与混合材料靶材共镀、或单一材料之单一材料靶材镀制，来镀制AZO薄膜。若以金属Zn与Al两靶材如例，则采用双靶共镀。亦可用氧化物ZnO靶材与Al两靶材共镀方式；
步骤三、决定真空溅镀腔体1中通入之气体与其流量，通入靶材制镀所需的气体(例如：氧气)，控制制镀所需的流量，并稳定制镀时的真空度于1.3 x 10-2～6.6 x 10-2Pa范围；
步骤四、混合成分比例，控制离子束21撞击靶材3的面积的大小，用调整靶材固定基座4高低位置，能移动靶材3上下位置与离子束21轰击位置，如图3及图4所示；能够调整至离子束轰击上面单一靶材，或调整至离子束轰击下面单一靶材，藉以控制两种靶材3材料混合成分比例就能镀制出AZO薄膜。因此，AZO的成分就能以两靶材的轰击面积或靶材基座上升高度来决定混合比例，进一步分析出实际成分比例之后，就能准确有效地调变所需的成分；
步骤五、室温下镀制出镀制品5，离子束21撞击靶材3所溅击产生的靶材原子沉积于镀制品5形成薄膜，改变制程中离子束21撞击靶材3的比例，控制离子束21能量输出，能镀制具有高均匀性、高致密性的品质优良厚度约50nm～1000nm之薄膜，并具有高透光性及导电性佳的镀制品5。
Claims (8)
1、一种制备氧化锌铝透明导电薄膜的方法，包括以下步骤：
(1)用真空溅镀腔体中的离子溅镀枪所产生的离子束撞击靶材；
(2)、向真空溅镀腔体中通入靶材制镀所需的气体并控制流量；
(3)、在室温高真空度下，用离子束撞击靶材所溅击出的原子溅镀于镀制品，即得。
2、按照权利要求1的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的离子束的能量调变范围为800V～2000V，离子束电流密度的范围为1mA/cm2～20mA/cm2。
3、按照权利要求1的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的靶材选自以下任意一种组成：单独的Zn或ZnO与单独的Al组成，或者由ZnO或Zn与Al混合在一起组成，或者由Zn、ZnO或Al中的任意单独一种与由Zn与Al组成的混合材料或由ZnO与Al所组成的混合材料组合在一起而成。
4、按照权利要求1的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的靶材的面积的大小范围是小至与离子溅镀枪端面面积大小相同，大至与单一靶材面积大小相同。
5、按照权利要求1的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的气体为氧气。
6、按照权利要求1的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的高真空条件为：1.3x10-2～6.6x10-2Pa。
7、、按照权利要求1的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的溅镀适用于200℃～450℃高温制镀制程或200℃～600℃制镀后高温退火处理。
8、一种实现权利要求的制备方法的专用设备，其特征在于：包括一个真空溅镀腔体(1)，在真空溅镀腔体内设有离子溅镀枪(2)、靶材固定基座(4)、被基座固定的靶材(3)，镀制品(5)。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102373418A (zh) * | 2010-08-13 | 2012-03-14 | 昱西斯科技有限公司 | 透明导电薄膜的制造方法 |
| CN102102179B (zh) * | 2009-12-17 | 2012-09-05 | 吉林庆达新能源电力股份有限公司 | 应用于太阳能电池导电玻璃的镀膜工艺 |
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2007
- 2007-11-09 CN CNA2007101659711A patent/CN101429645A/zh active Pending
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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