CN1411914A - 大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴 - Google Patents
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Abstract
喷涂沉积大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴属于半导体电子材料镀膜领域。为具有一定规律分布的小圆孔的一维结构喷嘴，或为具有一定规律排列的阵列两维结构的两维喷嘴，或者是一维单狭缝喷嘴和多组长条型狭缝喷嘴平行排列的二维喷嘴，喷嘴的喷孔有两种结构，一是小圆孔喷孔，二是狭缝喷孔，一维喷嘴上的小圆孔喷孔，为单行均匀分布排列，两维结构喷嘴的小圆孔分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内，一维单狭缝喷嘴和多组长条型狭缝喷嘴平行排列，它们分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内。采用本发明的喷嘴得到的大面积透明导电薄膜，其方块电阻可达4Ω/□，透过率达90％(600nm波长入射光)，薄膜中心和边缘的膜厚、电学性质不均匀度小于5％，更适合工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种喷涂均匀透明导电薄膜装置的喷嘴，特别是一种喷涂沉积大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴，属于半导体电子材料镀膜领域。
背景技术
现有的工业化工艺技术沉积大面积(10×10cm2以上)均匀透明导电薄膜方法有：射频溅射和常压压缩气体喷涂(APCVD)。射频溅射需要高真空系统，设备较复杂且昂贵，不便生产低成本透明导电薄膜，另外射频溅射工艺生产出透明导电薄膜的方块电阻最小仅为70～90Ω/□；压缩气体喷涂可实现低成本的目标，但成膜的质量、均匀性和电学性等都不能满足薄膜太阳电池的较高要求。经文献检索发现，中国专利号为：ZL99116819.4，名称为：透明导电薄膜和减反射薄膜喷涂装置及其方法，该专利提供了一种喷涂沉积透明导电薄膜的装置和方法，可克服现有技术中的不足和缺陷，即采用超声波雾化器，把配制好的溶液进行雾化，喷涂到加热好的衬底上，形成透明导电薄膜。但ZL99116819.4专利基本属原理性的发明，并未涉及工业化大面积喷涂装置，还未能实现大面积均匀喷涂透明导电薄膜的目的。目前普遍采用的喷涂热解法制备SnO2透明导电薄膜的工艺特征有两个，第一种是A.K.Saxena and R.Thangaraj等人在Thin Solid Films 131，1985，P121，以及R.Pommier and C.Grill等人在Thin Solid Films 77，1981，P91～97提到的：借助高压载气通过喷枪将源溶液雾化，并携带至加热的衬底，进行热解反应；第二种是中国专利ZL99105710.4所述的二氧化锡透明导电薄膜的制造方法：采用水、油浴加热锡源溶液(二氯二己基锡)成蒸汽，再由惰性气体携带通过气体混合器与同时送入的氧气混合，混合气体从喷头的单缝隙喷口喷出。第一种传统方法的不足之处是蒸汽微粒的大小直接与气体流量有关，压缩气体的流量不能太低，但流量太高，又对加热好的衬底温度的均匀性起影响，喷嘴的孔隙太大也会降低雾化的效果。第二种传统方法是通过加热熔化的锡源，产生蒸汽，其不足之处是不易形成大量的蒸汽，所以其喷嘴孔隙只能是单狭缝，是一维线型喷嘴，只能通过扫描，才能获得大面积薄膜，沉积速度低，也不能控制蒸汽微粒的尺寸大小。
发明内容
本发明针对背景技术中喷嘴在工艺控制和规模化生产方面具有明显缺陷的现状，提供了一种大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴，在ZL99116819.4专利的基础上设计出一套配套的喷嘴装置，使其配以适当扫描系统，即可获得大面积均匀透明导电薄膜。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明喷嘴为具有一定规律分布的小圆孔(如线性均匀分布)的一维结构喷嘴或为具有一定规律排列的阵列(如线性均匀排列)两维结构的两维喷嘴，喷嘴的喷孔有两种结构，一是小圆孔喷孔，二是狭缝喷孔，一维喷嘴上的小圆孔喷孔，为单行均匀分布排列，两维结构喷嘴的小圆孔分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内，具体的尺寸范围是根据衬底宽度的尺寸而确定，也可以是一维单狭缝喷嘴和多组长条型狭缝喷嘴平行排列的两维喷嘴，分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内，具体的尺寸范围也是根据衬底宽度的尺寸而确定。
小圆孔的直径为0.4～5.0mm，两个最近的小圆孔孔心之间的距离为1.0～6.0mm，狭缝的宽度为0.3～5.0mm，狭缝的长度为50～150mm，狭缝的长度是根据衬底宽度的尺寸而确定。
喷嘴上部是喷头，衬底在喷头的下部，喷嘴的喷口离衬底的距离是由化学汽相沉积的热解反应工艺特征所决定，控制喷嘴的喷口到衬底的距离在5～100mm范围内，喷头的四侧设有阻隔板，以阻挡反应蒸汽逃逸出喷头区域，所有这些装置是由防腐(如石英玻璃或陶瓷)材料制成。
本发明与扫描装置配套使用，扫描装置的反应蒸汽输入管将雾化蒸汽均匀送到一维或二维喷嘴所容的空间范围内，喷嘴两侧分布反应废气排出口，也可以仅仅在喷嘴的一侧安排反应废气排出口以形成同一方向流动的蒸汽雾流，利于形成均匀蒸汽雾流。喷涂扫描时，可以固定喷嘴，让玻璃衬底在链式传动装置运载下匀速行进；也可以固定玻璃衬底，让喷嘴在传动装置的带动下匀速行进，扫描喷涂，即喷嘴可以固定，也可在水平方向移动扫描喷涂，参与反应的雾化蒸汽通过一管道从超声雾化发生器输送到以上喷嘴，并均匀大面积地喷洒在加热好的衬底上。
本发明具有实质性特点和显著进步，采用本发明的喷嘴得到的大面积透明导电薄膜，其方块电阻可达4Ω/□，透过率达90％(600nm波长入射光)，薄膜中心和边缘的膜厚、电学性质不均匀度小于5％，本发明比上述的传统方法和相应的喷嘴设计更适合工业化大规模生产。
附图说明
图1本发明一维小圆孔喷嘴和狭缝喷嘴结构示意图
图2本发明两维小圆孔喷嘴示意图
图3本发明两维狭缝喷嘴结构示意图
图4本发明在扫描装置中的位置结构示意图
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，本发明为具有一定规律分布的小圆孔1的一维结构喷嘴，如线性均匀分布的小圆孔1的一维结构，或为具有一定规律排列的阵列2两维结构的两维喷嘴，如线性均匀排列的阵列2两维结构，或者是一维单狭缝3喷嘴和多组长条型狭缝3喷嘴平行排列的二维喷嘴，喷嘴的喷孔有两种结构，一是小圆孔1喷孔，二是狭缝3喷孔，一维喷嘴上的小圆孔1喷孔，为单行均匀分布排列，两维结构喷嘴的小圆孔1分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内，一维单狭缝3喷嘴和多组长条型狭缝3喷嘴平行排列，它们分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内。
小圆孔1的直径为0.4～5.0mm，两个最近的小圆孔1孔心之间的距离为1.0～6.0mm，狭缝3的宽度为0.3～5.0mm，狭缝3的长度为50～150mm，多组长条型狭缝喷孔中，两个最近的长条型狭缝3之间的距离为1.0～6.0mm。
喷嘴在喷头4的下部，衬底5在喷头4的下部，喷嘴的小圆孔1到衬底5的距离在5～100mm范围内，喷头4的四侧设有阻隔板6。
Claims (3)
1、一种喷涂沉积大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴，其特征在于：为具有一定规律分布的小圆孔(1)的一维结构喷嘴，或为具有一定规律排列的阵列(2)两维结构的两维喷嘴，或者是一维单狭缝(3)喷嘴和多组长条型狭缝(3)喷嘴平行排列的二维喷嘴，喷嘴的喷孔有两种结构，一是小圆孔(1)喷孔，二是狭缝(3)喷孔，一维喷嘴上的小圆孔(1)喷孔，为单行均匀分布排列，两维结构喷嘴的小圆孔(1)分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内，一维单狭缝(3)喷嘴和多组长条型狭缝(3)喷嘴平行排列，它们分布在50×50mm2～150×150mm2两维范围内。
2、根据权利要求1所述的这种喷涂沉积大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴，其特征是小圆孔(1)的直径为0.4～5.0mm，两个最近的小圆孔(1)孔心之间的距离为1.0～6.0mm，狭缝(3)的宽度为0.3～5.0mm，狭缝(3)的长度为50～150mm，多组长条型狭缝喷孔中，两个最近的长条型狭缝(3)之间的距离为1.0～6.0mm。
3、根据权利要求1所述的这种喷涂沉积大面积均匀透明导电薄膜的喷嘴，其特征是喷嘴上部是喷头(4)，衬底(5)在喷头(4)的下部，喷嘴的小圆孔(1)到衬底(5)的距离在5～100mm范围内，喷头(4)的四侧设有阻隔板6。
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