CN103695856B - 柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜及制备方法，制备方法为：（1）取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温，制备成F掺杂的SnO2靶材；（2）将清洁的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用氮气吹干放在磁控溅射仪样品台上；将F掺杂的SnO2靶材放在靶头上；（3）在真空条件下，加热衬底；（4）向磁控溅射仪中通入氧气和氩气作为溅射气体，溅射沉积，得到柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜。本发明的薄膜透明性高，表面平整，颗粒均匀，电阻率适中，稳定性好，电学性能优良，为太阳能电池和透明显示设备的开发和应用提供了优良的基础。本发明的制备方法工艺流程简单，成本低，制备过程中不使用重金属，无污染。
Description
技术领域
本发明属于光电子技术领域，涉及一种可以用于柔性显示器、柔性太阳能电池、柔性透明半导体器件等光电子器件的柔性透明导电薄膜。
背景技术
透明导电薄膜以接近于金属的导电率、可见光范围内的高透射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/半导体(SIS)异质结、现代战机和巡航导弹窗口等。当前透明导电氧化物薄膜（TCO）的研究比较深入，品种也很多，但主要集中在氧化铟锡(Indium Tin0xide简称IT0)薄膜。ITO薄膜材料在薄膜晶体管(TFT)制造、平板液晶显示器（LCD）、太阳能电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得了广泛应用，形成了巨大的市场规模。但是由于其自身的缺点，如ITO中的铟是贵重金属，成本很高；ITO具有很强的的吸水性，容易吸收空气中的水分和二氧化碳并产生化学反应而变质等，为此人们一直在寻找可以替代ITO的物质来降低生产成本，提高产品性能。
目前广泛应用的透明导电薄膜是在硬质材料衬底上制备的，这些硬质材料衬底一般是玻璃和陶瓷。与硬质材料衬底上沉积的TCO薄膜相比，在有机柔性基片上制备的透明导电薄膜不仅具有玻璃基片透明导电膜的光电特性，而且具有可挠曲、重量轻、不宜破碎、易于大面积生产、便于运输、设备投资少等独特优点.随着电子器件的小型化和轻便化，柔性衬底的透明导电薄膜的研究引起了人们的广泛关注，有望成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品。
但是有机柔性透明导电薄膜的研究还处于起步阶段，因此，加强对有机衬底透明导电薄膜制备技术和性能的研究尤为重要和迫切。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜。
本发明的第二个目的是提供一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）按摩尔比为95-70：5-30称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温至180-220℃保温5-15小时，升温至700℃-900℃保温0.5-2小时，制备成F掺杂的SnO2靶材；
（2）将清洁的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用氮气吹干放在磁控溅射仪样品台上；将F掺杂的SnO2靶材放在靶头上；
（3）在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至80-120℃；
（4）向磁控溅射仪中通入分压比为1/40-1/6的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为50-200W条件下溅射沉积，得到厚度为100-500nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜。
步骤（1）优选为按摩尔比为80：20称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温 至200℃保温10小时，升温至800℃保温1小时，制备成F掺杂的SnO2靶材。
步骤（3）优选为在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至100℃。
步骤（4）优选为向磁控溅射仪中通入分压比为1/30的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为100W条件下溅射沉积，得到厚度为100-500nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜。
上述方法制备的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜。
本发明的有益效果是
1.本发明的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜透明性高，透过率≥80%，表面平整，颗粒均匀，电阻率适中，电阻率<1.0×10-2Ω·cm，稳定性好，电学性能优良，为太阳能电池和透明显示设备的开发和应用提供了优良的基础。
2.本发明的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜制备工艺流程简单，成本低，制备过程中不使用重金属，无污染。
附图说明
图1为实施例1制备的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的扫描电子显微镜照片，可见所得到的薄膜表面平整，颗粒均匀。
图2为实施例1制备的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的光学透过性能（紫外-可见光谱）图谱，在可见光范围内的平均光学透过率达85%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）按摩尔比为80：20称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温至200℃保温10小时，升温至800℃保温1小时，制备成F掺杂的SnO2靶材；
（2）将清洁的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用氮气吹干放在磁控溅射仪样品台上；将F掺杂的SnO2靶材放在靶头上；
（3）在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至1000℃；
（4）向磁控溅射仪中通入分压比为1/30的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为100W条件下溅射沉积，得到厚度为300nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜，取出样品。经检测得到图1和图2。
实施例2
一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）按摩尔比为95：5称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温至180℃保温15小时，升温至700℃保温2小时，制备成F掺杂的SnO2靶材；
（2）将清洁的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用氮气吹干放在磁控溅射仪样品台上；将F掺杂的SnO2靶材放在靶头上；
（3）在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至80℃；
（4）向磁控溅射仪中通入分压比为1/6的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为200W条件下溅射沉积，得到厚度为100nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜，取出样品。
实施例3
一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）按摩尔比为70：30称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温至220℃保温5小时，升温至900℃保温0.5小时，制备成F掺杂的SnO2靶材；
（2）将清洁的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用氮气吹干放在磁控溅射仪样品台上；将F掺杂的SnO2靶材放在靶头上；
（3）在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至120℃；
（4）向磁控溅射仪中通入分压比为1/40的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为50W条件下溅射沉积，得到厚度为500nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜，取出样品。
柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的厚度可以通过调节制备工艺参数或沉积时间控制。
表1柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的导电性能
Claims (1)
1.一种柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法，其特征是包括如下步骤：
(1)按摩尔比为95-70：5-30称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温至180-220℃保温5-15小时，升温至700℃-900℃保温0.5-2小时，制备成F掺杂的SnO2靶材；
(2)将清洁的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底用氮气吹干放在磁控溅射仪样品台上；将F掺杂的SnO2靶材放在靶头上；
(3)在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至80-120℃；
(4)向磁控溅射仪中通入分压比为1/40-1/6的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为50-200W条件下溅射沉积，得到厚度为100-500nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜；
所述步骤(1)为按摩尔比为80：20称取SnO2和SnF2粉体，混合均匀压制成板，升温至200℃保温10小时，升温至800℃保温1小时，制备成F掺杂的SnO2靶材；
所述步骤(3)为在真空度P<1.0×10-3Pa在条件下，加热所述衬底至100℃；
所述步骤(4)为向磁控溅射仪中通入分压比为1/30的氧气和氩气作为溅射气体，在溅射功率为100W条件下溅射沉积，得到厚度为100-500nm的柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜。
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