双层透明导电薄膜及其制备方法和电致发光器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体光电材料技术领域，尤其涉及双层透明导电薄膜及其制备方法。本发明还涉及应用所述双层透明导电薄膜的电致发光器件。
【背景技术】
[0002]透明导电薄膜电极，是有机电致发光器件(OLED)的基础构件，其性能的优劣直接影响着整个器件的发光效率。其中，氧化锌的掺杂半导体是近年来研究最广泛的透明导电薄膜材料，具有较高的可见光透光率和低的电阻率。但要提高器件的发光效率，要求透明导电薄膜阳极具有较高的表面功函数。而铝、镓和铟掺杂的氧化锌，功函数一般是4.3eV,处理之后可达到4.0?4.3eV，与一般的有机发光层的LUMO能级(典型的为2.8?4.2eV)还有比较大的能级差距，造成载流子注入势垒的增加，妨碍着发光效率的提高。
[0003]碱土金属的氧化物MeO (Me=Ca, Sr，Ba)，具有较低的表面功函数(2.3?3.0eV)，很多研究者都希望把这类材料用于OLED和太阳能电池的阴极上。但是由碱土金属的氧化物做成的薄膜都是不导电的，用碱土金属的氧化物制备成发光导电薄膜，仍未见报道。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种双层透明导电薄膜。
[0005]针对上述发明目的，本发明提出一种双层透明导电薄膜，所述双层透明导电薄膜的表达式为ZrvxAlxCVMeO ;所述双层透明导电薄膜由高导电薄膜和沉积在所述高导电薄膜上的低功函薄膜组成；
[0006]其中:
[0007]所述高导电薄膜的化学通式为ZrvxAlxO, x的取值范围为0.005?0.15，优选为0.05 ;所述高导电薄膜的厚度为50?300nm，优选150nm ；
[0008]所述低功函薄膜的化学通式为MeO，Me为Ca、Sr或Ba ;所述低功函薄膜的厚度为
0.5 ?1nm ;优选 5nm。
[0009]本发明的另一发明目的在于提供双层透明导电薄膜的制备方法。
[0010]针对上述发明目的，本发明提出一种双层透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0011](a)按照摩尔比l-x:x/2分别称取ZnO和Al2O3粉体，经过混合均匀后，在900?1300°C，优选为1250°C下烧结，制成铝掺杂氧化锌陶瓷靶材；另将MeO粉在800?1200°C，优选为1100°C下烧结，制成的碱土氧化物陶瓷靶材；所述铝掺杂氧化锌陶瓷靶材和所述碱土氧化物陶瓷祀材的直径均为50_、厚度均为2_ ；
[0012](b)将步骤(a)中得到的铝掺杂氧化锌陶瓷靶材和碱土氧化物陶瓷靶材装入磁控溅射设备的真空腔体内，再把衬底装入所述真空腔体内，并将所述真空腔体的真空度设置在 1.0XKT3Pa ?1.0X KT5Pa 之间，优选为 5.0XKT4Pa ；
[0013](c)调整磁控溅射设备镀膜的工艺参数:所述铝掺杂氧化锌陶瓷靶材与所述衬底之间的距离和所述碱土氧化物陶瓷靶材与所述衬底之间的距离均为45?95mm，优选60mm ；所述衬底的温度为250°C?750°C，优选500°C;所述磁控溅射设备的溅射功率为30?150W，优选为100W。所述磁控溅射设备的工作气体为10?35SCCm流量的氩气，优选25SCCm流量的氩气；所述氩气的压强调整为0.2?4Pa，优选2Pa ；
[0014](d)先通过所述磁控溅射设备和所述铝掺杂氧化锌陶瓷靶材在所述衬底进行镀膜，从而得到化学通式为ZrvxAlxO的高导电薄膜；然后通过所述磁控溅射设备和所述碱土氧化物陶瓷靶材在所述高导电薄膜上沉积得化学通式为MeO的低功函薄膜，从而得到化学通式为ZrvxAlxCVMeO的双层透明导电薄膜；
[0015]其中:
[0016]所述高导电薄膜的厚度为50?300nm,优选150nm。
[0017]所述低功函薄膜的厚度为0.5?1nm,优选5nm。
[0018]在(a)步骤和(d)步骤中，所述X的取值范围为0.005?0.15，优选为0.05 ;所述Me 为 Ca、Sr 或 Ba。
[0019]本发明的又一发明目的在于提供一种电致发光器件。
[0020]针对上述目的，本发明提出一种电致发光器件，所述电致发光器件的阴极的材质为上述的双层透明导电薄膜。
[0021]本发明的双层透明导电薄膜通过在所述高导电薄膜上沉积所述低功函薄膜而形成双层的薄膜结构。所述双层的薄膜结构既能使本发明的双层透明导电薄膜保持良好的导电性能，又使其功函数得到显著的提高。
[0022]本发明所述的双层透明导电薄膜在450?790nm波长范围可见光透过率85%?90%，方块电阻范围15?150 Ω/ □，表面功函数2.4?3.1eV0以上可见，本发明所述的双层透明导电薄膜的电学性能良好，能够用作于电致发光器件和太阳能电池等器件的阴极材料，可使其发光效率得到明显的提闻。
【附图说明】
[0023]图1为实施例1制得双层透明导电薄膜通过紫外可见分光光度计测试所得的透射光谱。
[0024]图2为实施例1制得的电致发光器件的结构示意图；
[0025]图3为实施例1制得的电致发光器件的亮度与电压关系曲线。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]本实施例提出一种双层透明导电薄膜，所述双层透明导电薄膜的表达式为ZrvxAlxCVMeO;所述双层透明导电薄膜由高导电薄膜和沉积在所述高导电薄膜上的低功函薄膜组成；其中:所述高导电薄膜的化学通式为ZrvxAlxO, X的取值范围为0.005?0.15 ;所述低功函薄膜的化学通式为MeO，Me为Ca、Sr或Ba。
[0028]本实施例进一步提供上述双层透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0029](a)靶材的制备
[0030]按照摩尔比1-x:x/2分别称取ZnO和Al2O3粉体，经过混合均匀后，在900?1300°C下烧结，制成铝掺杂氧化锌陶瓷靶材；另将MeO粉在800?1200°C下烧结，制成的碱土氧化物陶瓷靶材；所述铝掺杂氧化锌陶瓷靶材和所述碱土氧化物陶瓷靶材的直径均为50_、厚度均为2mm ；
[0031](b)镀膜的预处理
[0032]将步骤(a)中得到的铝掺杂氧化锌陶瓷靶材和碱土氧化物陶瓷靶材装入磁控溅射设备的真空腔体内，再把衬底装入所述真空腔体内，并将所述真空腔体的真空度设置在
1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa 之间；
[0033](c)调整磁控溅射设备的工艺参数
[0034]将所述铝掺杂氧化锌陶瓷靶材与所述衬底之间的距离和所述碱土氧化物陶瓷靶材与所述衬底之间的距离均调整为45?95mm ;将所述衬底的温度调整为250°C?750°C ；将所述磁控溅射设备的溅射功率调整为30?150W ;将所述磁控溅射设备的工作气体调整为10?35SCCm流量的氩气；将所述氩气的压强调整为0.2?4Pa ;
[0035](d)镀膜的制备
[0036]先通过所述磁控溅射设备和所述铝掺杂氧化锌陶瓷靶材在所述衬底进行镀膜，从而得到化学通式为ZrvxAlxO的50?300nm厚的高导电薄膜；然后通过所述磁控溅射设备和所述碱土氧化物陶瓷靶材在所述高导电薄膜上沉积得化学通式为MeO的0.5?1nm厚的低功函薄膜，从而得到化学通式为ZrvxAlxCVMeO的双层透明导电薄膜；
[0037]