TWI491751B - 鍍膜件及其製備方法 - Google Patents

Description

鍍膜件及其製備方法

本發明涉及一種鍍膜件及該鍍膜件的製備方法。

透明導電薄膜由於具有良好的導電性和可見光透過率，在太陽能電池和液晶顯示器等領域有著廣泛的應用。氧化銦錫(ITO)薄膜係目前研究和應用最廣泛的透明導電薄膜。由於Sn⁴⁺可以替換晶格中In³⁺的位置，產生自由電子，故ITO薄膜具有較高的電導率。由於ITO薄膜含有貴金屬銦，成本較高，研究者開始尋求另外的替代產品。

氧化鋅原料豐富，價格便宜，無毒且穩定性高，因此摻鋁氧化鋅(AZO)薄膜係目前最有開發潛力的薄膜材料之一。ZnO薄膜摻入Al後，Al³⁺離子佔據晶格中Zn²⁺離子的位置，形成一個一價正電荷中心和一個多餘的價電子，這個價電子掙脫束縛而成為導電電子。因此摻雜Al導致淨電子的增加，ZnO薄膜的電導率增大。然鍍覆有AZO薄膜的鍍膜件在使用較長時間後，AZO薄膜的導電性會不穩定，從而導致AZO薄膜失效，極大縮短了鍍膜件的使用壽命。

有鑒於此，有必要提供一種有效解決上述問題的鍍膜件。

另外，還有必要提供一種製備上述鍍膜件的方法。

一種鍍膜件，包括基材及形成於基材表面的透明導電薄膜，該透明導電薄膜為Me摻雜的摻鋁氧化鋅薄膜，其中Me為鉍、鉭及鈮中的兩種或兩種以上。

一種鍍膜件的製備方法，其包括如下步驟：提供基材；在基材表面形成透明導電薄膜，該透明導電薄膜為Me摻雜的摻鋁氧化鋅薄膜，其中Me為鉍、鉭及鈮中的兩種或兩種以上。

本發明所述鍍膜件在基材的表面沉積透明導電薄膜，該透明導電薄膜藉由在摻鋁氧化鋅薄膜中引入錫、鉍、銻、鉭及鈮中的兩種或兩種以上，藉由高價態Sn⁴⁺、Bi³⁺、Sb⁵⁺、Ta⁵⁺及Nb⁵⁺中的兩種或兩種以上取代部分Zn²⁺，從而產生自由電子，獲得較高的導電率。該透明導電薄膜具有良好的穩定性，可有效地提高鍍膜件的使用壽命。另外該透明導電薄膜還具有高透光性。

10‧‧‧鍍膜件

11‧‧‧基材

13‧‧‧透明導電薄膜

圖1為本發明一較佳實施例鍍膜件的剖視圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖與實施例對本發明進行進一步詳細說明。

請參閱圖1，本發明一較佳實施方式鍍膜件10包括基材11、形成於基材11表面的透明導電薄膜13。

該基材11可為玻璃或陶瓷。

該透明導電薄膜13為Me摻雜的摻鋁氧化鋅(AZO)薄膜，其中Me可 為錫(Sn)、鉍(Bi)、銻(Sb)、鉭(Ta)及鈮(Nb)中的兩種或兩種以上，其中Al的質量百分含量可為1~5%，摻雜的Sn的質量百分含量可為1~4%，摻雜的Sb的質量百分含量可為1~2%，摻雜的Bi的質量百分含量可為1~3%，摻雜的Nb的質量百分含量可為1~2%，摻雜的Ta的質量百分含量可為1~2%。

該透明導電薄膜13可以磁控濺射或蒸鍍的方式形成。該透明導電薄膜13的厚度可為300~800nm。

本發明一較佳實施方式的鍍膜件10的製備方法，其包括以下步驟：

提供一基材11，該基材11可為玻璃或陶瓷。

將基材11放入無水乙醇中進行超聲波清洗，以去除基材11表面的污漬，清洗時間可為5~10min。

對經上述處理後的基材11的表面進行氬氣電漿清洗，以進一步去除基材11表面的油污，以及改善基材11表面與後續塗層的結合力。該電漿清洗的具體操作及工藝參數可為：將基材11放入一磁控濺射鍍膜機(圖未示)的鍍膜室內，將該鍍膜室抽真空至1.0~2.0×10^-5Torr，然後向鍍膜室內通入流量為100~300sccm(標準狀態毫升/分鐘)的氬氣(純度為99.999%)，並施加-100~-300V的偏壓於基材11，對基材11表面進行氬氣電漿清洗，清洗時間為10~20min。

採用磁控濺射法在經氬氣電漿清洗後的基材11上濺鍍一透明導電薄膜13，該透明導電薄膜13可為Me摻雜的AZO薄膜，其中Me可為Sn、Bi、Sb、Ta及Nb中的兩種或兩種以上。濺鍍該透明導電薄膜 13在所述磁控濺射鍍膜機中進行。使用Sn、Bi、Sb、Ta及Nb中的兩種或兩種以上組成的合金靶、Al靶及Zn靶為靶材，以氧氣為反應氣體，氧氣流量可為50~200sccm，以氬氣為工作氣體，氬氣流量可為100~300sccm。濺鍍時對基材施加-100~-300V的偏壓，並加熱所述鍍膜室使基材11的溫度為200~350℃，鍍膜時間可為30~60min。該透明導電薄膜13的厚度可為300~800nm。

本發明較佳實施方式鍍膜件10在基材11的表面沉積透明導電薄膜13，該透明導電薄膜13藉由在摻Al的ZnO薄膜中引入Sn、Bi、Sb、Ta及Nb的兩種或兩種以上，藉由高價態的Sn⁴⁺、Bi³⁺、Sb⁵⁺、Nb5+及Ta⁵⁺中的兩種或兩種以上取代部分Zn²⁺，從而產生自由電子，獲得較高的導電率。該透明導電薄膜13具有良好的穩定性，可有效地提高鍍膜件10的使用壽命。另外，該透明導電薄膜13還具有高透光性。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧鍍膜件

11‧‧‧基材

13‧‧‧透明導電薄膜

Claims (9)

1. 一種鍍膜件，包括基材及形成於基材表面的透明導電薄膜，其改良在於：該透明導電薄膜為Me摻雜的摻鋁氧化鋅薄膜，其中Me為鉍、鉭及鈮中的兩種或兩種以上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述基材為玻璃或陶瓷。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述透明導電薄膜中鋁的質量百分含量為1~5%。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述透明導電薄膜中摻雜的鉍的質量百分含量為1~3%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述透明導電薄膜中摻雜的鈮的質量百分含量為1~2%。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述透明導電薄膜中摻雜的鉭的質量百分含量為1~2%。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述透明導電薄膜以磁控濺射或蒸鍍的方式形成，其厚度為300~800nm。
8. 一種鍍膜件的製備方法，其包括如下步驟：提供基材；在基材表面形成透明導電薄膜，該透明導電薄膜為Me摻雜的摻鋁氧化鋅薄膜，其中Me為鉍、鉭及鈮中的兩種或兩種以上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鍍膜件的製備方法，其中所述形成透明導電薄膜的步驟採用如下方式實現：採用磁控濺射法，使用鉍、鉭及鈮中的兩種或兩種以上組成的合金靶、鋁靶及鋅靶為靶材，以氧氣為反應氣體，氧氣流量為50~200sccm，以氬氣為工作氣體，氬氣流量為100~ 300sccm，基材偏壓為-100~-300V，加熱使基材的溫度為200~350℃，鍍膜時間為30~60min。