CN112941464A - 一种多层透明导电薄膜及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层透明导电薄膜及其制备方法与应用，以氩气为等离子气源，以氧气为反应气体，在衬底上依次溅射第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，其中，二氧化钛膜采用远源等离子体溅射技术反应溅射沉积，铜膜采用直流溅射法溅射沉积。是采用远源等离子体溅射技术在衬底上直流溅射沉积薄膜，通过控制反应溅射过程中的氧气流量和溅射功率，在相对较低的溅射功率和氧流量条件下，通过控制中间层铜薄膜的厚度来调控透明导电膜的光电性能。

Description

一种多层透明导电薄膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于透明导电氧化物薄膜技术领域，具体涉及一种多层透明导电薄膜及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
人类社会经济的发展以及科技的进步，推动着我们生活水平的提高，当前越来越多的平板显示器、智能触屏手机、太阳能电池、平板电脑、节能玻璃等投入市场，并呈现出越来越大的需求。而这些新兴产品的发展离不开透明导电薄膜的研究，从而对透明导电氧化物薄膜的需求也逐年上升。然而透明导电氧化物薄膜在国内的发展仍处于起步阶段，与国外已经成型的研究体系相比，仍然有一定的差距。有待研究工作者对其进行深入的研究，通过制备方法的改进和制备工艺的优化来开发新型透明导电薄膜，从而满足市场需求。
目前ITO是最常用的透明导电氧化物薄膜，在德国、日本等国家已经量产，广泛地应用于平板显示器、触摸屏幕、太阳能电池等方面。但是，ITO的原材料铟是一种贵金属，自然界中储备量又很有限，铟的价格昂贵且上涨迅速，很难满足未来的市场需求。从环境上来讲，铟元素有毒，无论是在ITO薄膜的制备过程或者应用过程，都会对人体产生危害。
铝掺杂氧化锌(AZO)的光学性能和导电性最接近ITO薄膜，它的特点是原材料无毒无害、价格低廉、在等离子体中的稳定性强，并且容易对其进行刻蚀和掺杂处理，容易进行绒面工程，能够产生一定的雾度，满足薄膜太阳能电池的要求。但是，随着对AZO薄膜的深入研究，人们发现AZO的制备工艺的优化和大规模制备技术比较复杂，并且目前还没有解决好大面积的高压均匀成膜工艺，和光刻工艺的兼容性问题。
氧化锡基的薄膜材料是一种较早地投入于商业使用的TCO薄膜，在工业生产中，FTO薄膜的生产设备简单，容易大面积成膜等特点使得它越来越吸引人们的关注。FTO薄膜在等离子体中的稳定性较差，而且不容易对其进行绒面腐蚀，在生产实际中只能利用高温在线化学气相沉积(CVD)的方法进行大规模的制备，灵活性较差。
目前商用的透明导电薄膜均需要高沉积温度或后退火处理以达到预期的光电性能，然而这样就会导致工序繁琐，成本较高。同时难以在无法耐高温的柔性衬底上(例如PET或PEN)制备透明导电薄膜。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种多层透明导电薄膜及其制备方法与应用。采用直流溅射，获得沉积态薄膜，不需要后续热处理，即可获得优越的光电性能，大大降低了能耗和生产成本。
为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种二氧化钛/铜/二氧化钛多层透明导电薄膜，包括依次叠加设置的第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，铜膜的厚度小于 10nm，二氧化钛膜的厚度为50-150nm。
第二方面，本发明提供所述二氧化钛/铜/二氧化钛多层透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
以氩气为等离子气源，以氧气为反应气体，在衬底上依次溅射第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，其中，二氧化钛膜采用远源等离子体溅射技术反应溅射沉积，铜膜采用直流溅射法溅射沉积。
第三方面，本发明提供所述二氧化钛/铜/二氧化钛多层透明导电薄膜在平板显示器、智能触屏手机、太阳能电池、平板电脑、节能玻璃领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
本发明的二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜的制备方法，是采用远源等离子体溅射技术在衬底上直流溅射沉积薄膜，通过控制反应溅射过程中的氧气流量和溅射功率，在相对较低的溅射功率和氧流量条件下，通过控制中间层铜薄膜的厚度来调控透明导电膜的光电性能。
采用远源等离子体溅射技术在衬底上进行反应溅射沉积，溅射速度快，溅射温度低，可重复性好，所得薄膜具有较高的透光性和低的电阻率，光电性能优越，适合推广应用。
采用本发明的方法制备得到的二氧化钛薄膜是非晶态，一般情况下，非晶态的薄膜的导电性较差，而本发明中制备的非晶态薄膜具有较优异的导电性能。
此外，采用本发明的方法，由于溅射制备温度较低，可以在柔性衬底上制备透明导电薄膜，制备得到的透明导电薄膜可以应用在柔性电子器件，如柔性显示屏上，进而有利于拓宽透明显示屏的应用领域。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中所用远源等离子体溅射系统的结构示意图；
图2为实施例1制备的沉积态二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜在中间层铜薄膜不同厚度的X射线衍射图谱；
图3为实施例2二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜在不同放大倍数下的扫描电子显微镜图谱；
图4为包含实施例1、2和3的二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜在中间层铜薄膜不同厚度的可见光透过率检测结果示意图；
图5为包含实施例1、2和3的沉积态二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜在中间层铜薄膜不同厚度的霍尔电学性能；
图6为包含实施例1、2和3的沉积态二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜在中间层铜薄膜不同厚度的电流电压曲线检测结果；
图7为纯二氧化钛薄膜在450℃退火后的X射线衍射图谱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，本发明提供一种二氧化钛/铜/二氧化钛多层透明导电薄膜，包括依次叠加设置的第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，铜膜的厚度小于10nm，二氧化钛膜的厚度为50-150nm。
在一些实施例中，铜膜的厚度为4-8nm。
在一些实施例中，第一二氧化钛膜的厚度为90-110nm，第二二氧化钛膜的厚度为90-110nm。
第二方面，本发明提供所述二氧化钛/铜/二氧化钛多层透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
以氩气为等离子气源，以氧气为反应气体，在衬底上依次溅射第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，其中，二氧化钛膜采用远源等离子体溅射技术反应溅射沉积，铜膜采用直流溅射法溅射沉积。远源等离子体溅射包含直流溅射和射频溅射，二氧化钛是直流反应溅射制备。
远源等离子体溅射技术(HiTUS)是一种高靶材利用率的溅射技术，它是通过靶材远处产生的高密度等离子体完成溅射的。现有技术中，与之相对应的远源等离子体溅射系统在其真空室(溅射腔室)侧壁固定有等离子体发射系统 (The Plasma Launch System，PLS)，即石英玻璃管外缠绕有射频线圈天线；等离子体由此产生并经PLS出口处的发射电磁圈放大，并由聚束电磁线圈完成等离子体方向的聚焦与控制。通过对每一个电磁线圈电流进行精密控制，可以对等离子体束进行导向，这样能够覆盖靶材的全部表面。这种条件下，靶材表面氩离子处于低能(30～50eV)高密度(离子数1012～1014/cm3)状态。因此靶材得到了均匀的刻蚀，与常规的磁控溅射相比大大减轻了靶中毒的现象，同时也大大提高了溅射沉积薄膜的沉积速率。
等离子体束打在靶材上的能量大约为10eV，等离子体束打在靶材上轰击出的粒子并不能直接溅射到有一定距离的衬底上，而是停留悬浮在靶材表面附近，需要给这些带电离子施加一个合适的加速电压，让它们飞向衬底表面。步骤1)中所述反应溅射是指在溅射过程中不断通入氧气作为反应气体，和溅射出的靶材粒子在空中结合并发生反应，在给靶材底部提供的加速偏压的作用下，以反应产物的形式飞向衬底并粘附在衬底表面上，沉积形成一层致密的纳米薄膜。
在一些实施例中，所述衬底为玻璃或柔性衬底。SnO2基薄膜与玻璃衬底具有较好的附着性，采用玻璃衬底可以提高薄膜与衬底的结合力，稳定性好。
进一步的，溅射过程中，衬底的温度为20-30℃。反应溅射沉积薄膜的过程均在常温或较低温度下进行，不需要对衬底进行加热，溅射过程更简单，易于控制。
进一步的，衬底使用前依次置于丙酮、异丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗，每次清洗时间为15-25min，清洗温度为45-55℃。
清洗后晾干或用无尘布擦干，放入远源等离子体溅射系统的溅射腔体内，准备进行溅射。
反应溅射之前，将溅射腔体内抽真空至9×10-6mbar。然后向腔室内通入一定流量的氩气，待腔室内的压强保持稳定后，再通入氧气。所用的氩气和氧气均为纯度不低于99.999％的高纯气体。
在一些实施例中，反应溅射过程中，氩气流量为60-80sccm，溅射腔体内的压力为3.7×10-3-4.0×10-3mbar。向腔室内通入氧气后，待腔室内的气压和靶材的电压稳定后，再开始进行反应溅射沉积薄膜。
进一步的，反应溅射制备二氧化钛薄膜时氧气的流量为3.0-5.0sccm，等离子体发射源功率为1000-1500W，靶材加速偏压功率为100-500W，二氧化钛溅射时间为3-10min。
进一步的，直流溅射铜薄膜时间为0-135s，不包含0s，铜薄膜厚度为0-10 nm，不包含0nm。
进一步的，反应溅射过程中，溅射温度为20-50℃。
在一些实施例中，钛靶材和铜靶材的纯度为4N-5N。
在一些实施例中，在反应溅射沉积薄膜之前，还包括对靶材进行预溅射的步骤，对靶材施加的偏压要从低开始，递增，直至升高至所需的靶材偏压功率。
进一步的，对靶材施加的开始偏压为40-60W，递增数值为40-60W。
靶材在溅射过程中会发热，直接施加给靶材过高的偏压会使得靶材发热过多产生热胀冷缩现象，甚至有可能使得靶材开裂报废，为了延长靶材寿命和保护靶材，在反应溅射沉积薄膜之前需要对靶材进行预溅射，对靶材的预溅射也起到了清洗靶材的作用，把靶材表面可能出现的氧化层或污染物溅射掉，保证了原材料的纯度。
第三方面，本发明提供所述二氧化钛/铜/二氧化钛多层透明导电薄膜在平板显示器、智能触屏手机、太阳能电池、平板电脑、节能玻璃领域中的应用。
实施例1
所用的远源等离子体溅射系统如图1所示，主要由等离子体源发射系统1、真空系统、等离子体聚束电磁铁、衬底样品架3、靶材加速偏压电源、反应气体气路4、水冷系统、空气压缩机等构成。真空系统由真空腔室9、机械泵、分子泵构成，在对系统抽真空时，需要先使用机械泵抽到一定的真空度，然后启动分子泵，用分子泵直接抽出真空腔室中的气体，而机械泵在分子泵工作时抽分子泵，两个真空泵传递着把真空腔室9中的气体抽到大气中，这样才能保证腔室中有一个高的真空度。
如图1所示，真空腔室9的左侧连通等离子体源发射系统1；所述等离子体源发射系统1由射频天线线圈2和石英管10组成，射频天线线圈2均匀地缠绕在石英管10的外围，并距离石英管10有一定的均匀距离。当需要产生等离子体的时候，往真空腔室9中持续通入一定流量的高纯氩气，使腔室中的气压稳定在所需压强，然后给射频天线线圈2通电，在高频的射频电源作用下，石英管10内的电子和中性粒子保持高的碰撞率，从而氩气分子被电离，在石英管10的内部会产生淡紫色的等离子体。
在等离子体源发射系统1的石英管10靠近真空腔室9的一侧，和靶材6 的下方，分别安装了一个电磁铁5，用来控制等离子体束的形状和运动方向，称为等离子体聚束电磁铁线圈。在打开射频电源产生等离子体之前，要启动真空腔室一侧的电磁铁5，从而产生所需的磁力线分布，这样一来就能把等离子体源产生的等离子体源源不断地输送到真空腔室9。当靶材下方的电磁铁5不工作时，产生的等离子体是弥散地分布在整个真空腔室9，当给电磁铁5通电并产生磁场时，有效区域内的磁力线的形状发生变化，等离子体会根据磁场的导向作用而沿着磁力线运动，整体看来等离子体会变成一个均匀的光束，并随着磁场发生弯曲，直接集中地打到靶材6表面。通过调节两个电磁铁5到合适的电流，来精确控制磁力线的形状，从而可以引导等离子体束正好完全准确地覆盖住靶材6的整个区域面积。由于等离子体打在靶材表面会使得靶材6产生较多热量，为了保护靶材，防止被融化，在靶材下方的铜板8中源源不断地流动着循环水7，将热量带走，而循环水7则通过外接的水冷机散热，保持在室温的水平。
所述衬底样品架用于固定衬底，所述衬底样品架的下方设有可开启或关闭挡板，用于紧贴衬底下表面以控制在衬底表面上进行反应溅射沉积的开始或结束。
所用的靶材为纯金属，靶材尺寸为直径3英寸，厚度6mm。
本实施例的二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜制备方法，包括以下步骤：
1)清洗衬底：将玻璃衬底依次放入丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水中进行超声清洗，每次清洗时间为20min，清洗温度为50℃；超声清洗后取出衬底，用无尘布擦拭干净，最后放入远源等离子体溅射系统的溅射腔体内，准备进行溅射；
2)溅射：以氩气为等离子体气源，以氧气为反应气体，采用远源等离子体溅射技术在玻璃衬底上反应溅射沉积薄膜，具体为：
反应溅射之前，将远源等离子体溅射系统的溅射腔室内抽真空至 9×10-6mbar，然后向腔室内通入70sccm的氩气，待腔室内的压强保持稳定后，开启等离子体源发射系统，使得等离子体源处产生等离子体；开启等离子体聚束电磁铁，使得等离子体轰击靶材，对靶材进行预溅射；
向腔室内通入氧气，氧气的流量为5.0sccm，溅射腔体内的压力为 3.7×10-3mbar，所用的氩气和氧气均为纯度不低于99.999％的高纯气体；待腔室内的气压和靶材的电压稳定后，打开紧贴玻璃衬底下方的挡板，开始进行反应溅射沉积薄膜；
反应溅射二氧化钛薄膜过程中，等离子体发射源的功率为1200W，靶材加速偏压功率为400W，上下两层二氧化钛反应溅射时间为6min，薄膜厚度为 100nm，直流溅射铜薄膜时，等离子体发射源的功率为500W，靶材加速偏压功率为100W，铜薄膜溅射速度为4.5nm/min厚度为4nm，溅射温度为20℃，衬底温度为常温；
溅射完成后，关闭玻璃衬底下方的挡板，玻璃衬底上已沉积一层纳米薄膜，即为所得成品，后自然冷却至室温，即得所述二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜。
从图2可以看出，在没有沉积中间层铜金属时，薄膜为纯二氧化钛相，并且显示出非晶态，并没有因为溅射沉积时氧气流量或溅射功率变化而发生改变，直接常温溅射沉积出的薄膜没有结晶，是因为没有满足二氧化钛晶体形成的热力学条件，远源等离子溅射系统因为其高速的溅射沉积速率，这就使得薄膜内部的原子之间无法在有限的时间内充分扩散，即使发生有限的表面扩散，难以形成晶核以及长大，形成晶体结构，因此该透明导电薄膜在柔性半导体器件上具有良好的应用前景，比如在不耐高温的柔性衬底(PET、PEN)上可制备该薄膜。随着中间层铜薄膜厚度的增加，薄膜中有微弱纳米晶出现，这是由于X射线衍射仪可以检测到薄膜中间层铜金属，晶面指数为(111)。
经检测，本实施例所得二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜的透光率为90％，电阻率低至3.05×10-4Ω·cm，薄膜方块电阻为25.4Ω。
实施例2
本实施例的二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜制备方法，包括以下步骤：
1)清洗衬底：将玻璃衬底依次放入丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水中进行超声清洗，每次清洗时间为20min，清洗温度为50℃；超声清洗后取出衬底，用无尘布擦拭干净，最后放入远源等离子体溅射系统的溅射腔体内，准备进行溅射；
2)溅射：以氩气为等离子体气源，以氧气为反应气体，采用远源等离子体溅射技术在玻璃衬底上反应溅射沉积薄膜，具体为：
反应溅射之前，将远源等离子体溅射系统的溅射腔室内抽真空至 9×10-6mbar，然后向腔室内通入70sccm的氩气，待腔室内的压强保持稳定后，开启等离子体源发射系统，使得等离子体源处产生等离子体；开启等离子体聚束电磁铁，使得等离子体轰击靶材，对靶材进行预溅射；
向腔室内通入氧气，氧气的流量为3.0sccm，溅射腔体内的压力为 3.7×10-3mbar，所用的氩气和氧气均为纯度不低于99.999％的高纯气体；待腔室内的气压和靶材的电压稳定后，打开紧贴玻璃衬底下方的挡板，开始进行反应溅射沉积薄膜；
反应溅射二氧化钛薄膜过程中，等离子体发射源的功率为1200W，靶材加速偏压功率为400W，上下两层二氧化钛反应溅射时间为6min，薄膜厚度为 100nm，直流溅射铜薄膜时，等离子体发射源的功率为500W，靶材加速偏压功率为100W，铜薄膜溅射速度为4.5nm/min厚度为6nm，溅射温度为20℃，衬底温度为常温；
溅射完成后，关闭玻璃衬底下方的挡板，玻璃衬底上已沉积一层纳米薄膜，即为所得成品，后自然冷却至室温，即得所述二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜。
从图3可以看出薄膜表面非常致密且均匀平整，在表面没有发现其他杂质存在，这也间接证明了远源等离子体系统在溅射薄膜方面的优点。分别在5000 倍8000倍10000倍和50000倍的倍率下做了扫描图谱，均可以发现，薄膜的表面十分光滑且均匀，并且在表面也没有结晶的趋势，验证了二氧化钛薄膜的状态为非晶态，图1的XRD图谱相对应。
经检测，本实施例所得二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜的透光率为83％，电阻率低至1.24×10-4Ω·cm，薄膜方块电阻为10.4Ω。
实施例3
本实施例的二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电薄膜制备方法，包括以下步骤：
1)清洗衬底：将玻璃衬底依次放入丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水中进行超声清洗，每次清洗时间为20min，清洗温度为50℃；超声清洗后取出衬底，用无尘布擦拭干净，最后放入远源等离子体溅射系统的溅射腔体内，准备进行溅射；
2)溅射：以氩气为等离子体气源，以氧气为反应气体，采用远源等离子体溅射技术在玻璃衬底上反应溅射沉积薄膜，具体为：
反应溅射之前，将远源等离子体溅射系统的溅射腔室内抽真空至 9×10-6mbar，然后向腔室内通入70sccm的氩气，待腔室内的压强保持稳定后，开启等离子体源发射系统，使得等离子体源处产生等离子体；开启等离子体聚束电磁铁，使得等离子体轰击靶材，对靶材进行预溅射；
向腔室内通入氧气，氧气的流量为3.0sccm，溅射腔体内的压力为 3.7×10-3mbar，所用的氩气和氧气均为纯度不低于99.999％的高纯气体；待腔室内的气压和靶材的电压稳定后，打开紧贴玻璃衬底下方的挡板，开始进行反应溅射沉积薄膜；
反应溅射二氧化钛薄膜过程中，等离子体发射源的功率为1200W，靶材加速偏压功率为400W，上下两层二氧化钛反应溅射时间为6min，薄膜厚度为 100nm，直流溅射铜薄膜时，等离子体发射源的功率为500W，靶材加速偏压功率为100W，铜薄膜溅射速度为4.5nm/min厚度为8nm，溅射温度为20℃，衬底温度为常温；
溅射完成后，关闭玻璃衬底下方的挡板，玻璃衬底上已沉积一层纳米薄膜，即为所得成品，后自然冷却至室温，即得所述二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜。
经检测，本实施例所得二氧化钛/铜/二氧化钛透明导电膜的透光率为78％，电阻率低至6.44×10-5Ω·cm，薄膜方块电阻为5.37Ω。
从图4可以看出在溅射沉积制备薄膜的过程中，中间层铜薄膜厚度会对薄膜的透过率产生明显的影响。随着铜薄膜厚度的增加，薄膜的光透过率也在逐渐降低。当薄膜厚度为4nm时，可见光透过率达到了90％,当薄膜厚度为6nm 时，可见光透过率达到了83％，当薄膜厚度为8nm时，可见光透过率达到了 78％。
如图5所示，随着中间层铜薄膜厚度的增加，薄膜电阻率逐渐降低，这是由于薄膜导电性越来越高，薄膜的电阻率基本在10-4数量级别，完全达到了商业化透明导电氧化物薄膜的要求。对于薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度，从图 5可以看出，薄膜的霍尔迁移率很高，一般在5-25cm2/Vs之间，而载流子浓度高达1022cm-3，显现出良好的电学性能。
从图6可以看出所有的薄膜与电极之间均是良好的欧姆接触(没有检测出肖特基基础)。接触没有产生明显的附加阻抗，而且不会显著改变半导体内部的平衡载流子浓度。透明导电薄膜与金属之间之所形成了良好的欧姆接触，主要原因是薄膜中载流子浓度很高，薄膜导电性很强，发生了半导体隧穿效应。
为了证明上下两层薄膜为二氧化锡薄膜，图7对二氧化钛薄膜进行了退火处理，并进行了X射线衍射测试，发现所有的衍射峰都比较尖锐，比如(101)、 (200)和(211)衍射峰。经过pdf卡片对照，可以看出薄膜晶体结构为纯锐钛矿相二氧化钛。
对比例1
将实施例2中的二氧化钛膜的溅射方法替换为磁控溅射，其他均与实施例 2相同，制备得到的透明导电膜的透光率为80％，电阻率为5×10-4Ω·cm，薄膜方块电阻为20.5Ω。
对比例2
与实施例2的区别点在于：直流溅射铜薄膜时，等离子体发射源的功率为500W，靶材加速偏压功率为100W，铜薄膜溅射速度为4.5nm/min厚度为11nm，溅射温度为20℃，衬底温度为常温。制备得到的透明导电膜的透光率为65％，电阻率低至4.5×10-5Ω·cm，薄膜方块电阻为4.4Ω。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多层透明导电薄膜，其特征在于：包括依次叠加设置的第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，铜膜的厚度小于10nm，二氧化钛膜的厚度为50-150nm。
2.根据权利要求1所述的多层透明导电薄膜，其特征在于：铜膜的厚度为4-8nm。
3.根据权利要求1所述的多层透明导电薄膜，其特征在于：第一二氧化钛膜的厚度为90-110nm，第二二氧化钛膜的厚度为90-110nm。
4.权利要求1-3任一所述多层透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
以氩气为等离子气源，以氧气为反应气体，在衬底上依次溅射第一二氧化钛膜、铜膜和第二二氧化钛膜，其中，二氧化钛膜采用远源等离子体溅射技术反应溅射沉积，铜膜采用直流溅射法溅射沉积。
5.根据权利要求4所述的多层透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：所述衬底为玻璃或柔性衬底；
进一步的，溅射过程中，衬底的温度为20-30℃；
进一步的，衬底使用前依次置于丙酮、异丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗，每次清洗时间为15-25min，清洗温度为45-55℃。
6.根据权利要求4所述的多层透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：反应溅射过程中，氩气流量为60-80sccm，溅射腔体内的压力为3.7×10-3-4.0×10-3mbar；
进一步的，反应溅射制备二氧化钛薄膜时氧气的流量为3.0-5.0sccm，等离子体发射源功率为1000-1500W，靶材加速偏压功率为100-500W，二氧化钛溅射时间为3-10min；
进一步的，直流溅射铜薄膜时间为0-135s，不包含0s，铜薄膜厚度为0-10nm，不包含0nm；
进一步的，反应溅射过程中，溅射温度为20-50℃。
7.根据权利要求4所述的多层透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：钛靶材和铜靶材的纯度为4N-5N。
8.根据权利要求4所述的多层透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：在反应溅射沉积薄膜之前，还包括对靶材进行预溅射的步骤，对靶材施加的偏压要从低开始，递增，直至升高至所需的靶材偏压功率。
9.根据权利要求4所述的多层透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：对靶材施加的开始偏压为40-60W，递增数值为40-60W。
10.权利要求1-3任一所述多层透明导电薄膜在平板显示器、智能触屏手机、太阳能电池、平板电脑、节能玻璃领域中的应用。
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