CN102140623A - Izao透明导电膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种IZAO透明导电膜的制造方法，采用双阴极直流磁控同时溅射In₂O₃靶和ZAO靶，形成锌铝掺杂的IZAO膜；所述ZAO靶是在ZnO中掺杂Al₂O₃形成的陶瓷靶材，其中ZAO靶中Al₂O₃掺杂的重量比是2-4％，在双阴极靶溅射时，改变In₂O₃靶和ZAO靶的直流输入功率以改变IZAO膜的Al₂O₃掺杂比例。同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：解决高低温成膜电阻率相差大的问题，通过使用本发明方法制成的IZAO透明导电膜是非晶结构，改善了导电膜表面平滑度，减小了由于结晶晶界引起的光散射，展宽了光学能隙，改善了蓝光波段的透过率。

Description

IZAO透明导电膜的制造方法

技术领域 本发明涉及一种透明导电膜的制造方法，特别是涉及IZAO(铟锌铝氧化物)透明导电膜的制造方法。

背景技术 众所周知，ITO氧化铟锡透明导电膜以其优良的光电性能广泛地用于信息显示领域，但也存在一些问题。一是室温或低温成膜电阻率与高温成膜电阻率相差很大；二是高温成膜是结晶态，结晶晶届会引起光散射，也影响膜表面平滑度，对液晶显示和有机发光显示OLED不利；三是蓝光波段透过率偏低，对某些应用、特别是对太阳能电池光电转换效率有不利影响。

发明内容 本发明要解决的技术问题是：针对现有ITO透明导电膜的不足，提供一种IZAO透明导电膜的制造方法，通过掺杂，解决高低温成膜电阻率相差太大的问题；在结构上形成非晶态，改善膜表面平滑度，减小由于结晶晶界引起的光散射；并且展宽光学能隙宽度，改善蓝光波段的透过率。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

本发明的技术解决方案是：采用双阴极直流磁控同时溅射In₂O₃靶和ZAO靶，形成锌铝掺杂的IZAO膜；所述ZAO靶是在ZnO中掺杂Al₂O₃形成的陶瓷靶材，其中ZAO靶中Al₂O₃掺杂的重量比是2-4％，在双阴极靶溅射时，改变In₂O₃靶和ZAO靶的直流输入功率以改变IZAO膜的ZAO掺杂比例。

利用常规的直流磁控溅射技术，将三氧化二铟In₂O₃靶和锌铝氧化物ZAO靶做成两个小阴极(即双阴极)同时溅射，对In₂O₃掺杂形成铟锌铝氧化物IZAO膜。具体做法是一个阴极安装In₂O₃靶，另一个阴极安装ZAO靶，它们是紧密相邻的两个小阴极靶；当分别施加直流电源后，In₂O₃靶和ZAO靶会同时溅射出In₂O₃和ZAO原子团或分子团，沉积在基材上形成ZAO掺杂的IZAO膜。掺AL₂O₃的目的是展宽光学能隙，同时也是为了使ZAO靶成为导电性氧化物，以便于直流溅射。

所述IZAO透明导电膜的制造方法，所述IZAO透明导电膜掺杂的重量比优选3％。

所述IZAO透明导电膜的制造方法，In₂O₃靶和ZAO靶的直流输入功率比为10∶4时，得到In₂O₃和ZAO在IZAO膜中的重量比为10∶3，此时IZAO膜的电阻率最低。

同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：解决高低温成膜电阻率相差大的问题，通过使用本发明方法制成的IZAO透明导电膜是非晶结构，改善了导电膜表面平滑度，减小了由于结晶晶界引起的光散射，展宽了光学能隙，改善了蓝光波段的透过率。

附图说明

图1是本发明采用的双阴极溅射靶示意图。

1-直流磁控溅射阴极                2-In₂O₃直流磁控溅射溅射靶

3-ZAO直流磁控溅射靶               4-直流磁控溅射阴极

5-ZAO靶直流电源输入               6-In₂O₃靶直流电源输入

7-永磁体                          8-磁体极靴

9-屏蔽板

具体实施方式 以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。

参看图1，本实施例采用双阴极即直流磁控溅射阴极1、4，在双阴极1、4上安装In₂O₃靶2和ZAO靶3，由ZAO靶直流电源输入5和In₂O₃靶直流电源输入6分别给In₂O₃靶2和ZAO靶3引入直流电源功率。

所述双阴极1、4是常规的直流磁控溅射阴极，只是阴极宽度较小，一般为100-120mm，优选110mm。永磁体7和极靴8构成了磁场磁控体系。本实施例中阴极1、4长度为1510mm，根据不同的使用场合所述阴极1、4长度可缩短或增长。所述In₂O₃靶2是商用In₂O₃靶材，靶材尺寸是6×100×1500mm(厚度×宽度×长度)，跟阴极长度一样，根据不同场合的使用要求，靶材长度可缩短或增长。所述ZAO靶3，是在ZnO中掺杂Al₂O₃形成的陶瓷靶材，Al₂O₃的重量比是2-4％，优选的掺杂比例是3％。ZAO靶材的尺寸是6×100×1500mm(厚度×宽度×长度)，跟阴极长度一样，根据不同场合的使用要求，靶材长度可缩短或增长。所述ZAO靶直流电源输入5和In₂O₃靶直流电源输入6是常规的磁控溅射直流电源，最大输出功率均为20KW(1000V，20A)，根据直流磁控溅射阴极1、4、In₂O₃靶2和ZAO靶3长度的变化，可相应选用不同输出功率的直流电源。

本实施例中，所述IZAO膜是采用上述双阴极1、4和In₂O₃靶2和ZAO靶3同时溅射形成的掺杂膜。在0.2Pa-0.5Pa氩压强条件下，对靶2、3输入不同的直流功率溅射会形成In₂O₃和ZAO不同比例的掺杂膜。根据实验结果，在优选的氩压强条件下(0.35Pa)，所述In₂O₃靶2和ZAO靶3同时溅射时，In₂O₃靶2直流输入功率与ZAO靶3直流输入功率之比为10∶4时，所述In₂O₃和ZAO的成分比约为10∶3，所述IZAO膜的电阻率最低，约为5×10^-4Ω-cm；此时改变成膜温度，从常温20℃到300℃，所述IZAO膜的电阻率变化不大，且膜的结构均为非晶态，与成膜温度无关。实验还表明，所述IZAO膜的电阻率随In₂O₃和ZAO成分的比例变化而明显改变，而对溅射压强0.2Pa-0.5Pa和成膜温度20℃-300℃不敏感。

本实施例用双阴极1、4和In₂O₃靶2、ZAO靶3同时溅射制备IZAO膜，举例如下：

例一：基材为PET膜(聚酯膜)，厚度175μm，可见光透过率88％，In₂O₃靶材尺寸6×100×1500mm，ZAO靶材尺寸6×100×1500mm，溅射压强(Ar)0.35Pa，镀膜速度1m/min，基材加热温度150℃±5℃，In₂O₃靶的输入功率(直流)5.2KW，ZAO靶的输入功率(直流)2.1KW，获得的IZAO膜性能如下：

表面电阻350Ω/□

可见光透过率(380-780nm)≥85％

电阻稳定性(R_T/R_o)≤±10％

R_T表示150℃加热一小时后的表面电阻

R_o表示加热前的表面电阻

例二：只改变溅射功率，即In₂O₃靶的输入功率(直流)为4.3KW，ZAO靶的输入功率(直流)为1.7KW，其余条件与例一相同，获得的IZAO膜性能如下：

表面电阻400Ω/□

可见光透过率(380-780nm)≥86％

电阻稳定性(R_T/R_o)≤±10％

R_T表示150℃加热一小时后的表面电阻

R_o表示加热前的表面电阻

上述例一、例二获得的所述IZAO膜的结构，均为非晶态。电阻率为7×10^-4Ω-cm，比在玻璃基材上获得的最低电阻率(5×10^-4Ω-cm)要高，这可能是PET表面引起的界面效应所致。

Claims (6)

1.一种IZAO透明导电膜的制造方法，其特征在于：采用双阴极直流磁控同时溅射In₂O₃靶和ZAO靶，形成锌铝掺杂的IZAO膜；所述ZAO靶是在ZnO中掺杂Al₂O₃形成的陶瓷靶材，其中ZAO靶中Al₂O₃掺杂的重量比是2-4％，在双阴极靶溅射时，改变In₂O₃靶和ZAO靶的直流输入功率以改变IZAO膜的ZAO掺杂比例。

2.根据权利要求1所述的IZAO透明导电膜的制造方法，其特征在于：所述ZAO靶中Al₂O₃掺杂的重量比是3％。

3.根据权利要求1所述的IZAO透明导电膜的制造方法，其特征在于：In₂O₃靶和ZAO靶的直流输入功率比为10∶4时，得到In₂O₃和ZAO在IZAO膜中的重量比为10∶3，此时IZAO膜的电阻率最低。

4.根据权利要求1所述的IZAO透明导电膜的制造方法，其特征在于：所述IZAO膜的成膜温度为20℃-300℃。

5.根据权利要求1所述的IZAO透明导电膜的制造方法，其特征在于：溅射压强为0.2Pa-0.5Pa。

6.根据权利要求5所述的IZAO透明导电膜的制造方法，其特征在于：溅射压强优选为氩压强条件下0.35Pa。

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