一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及红外透明导电薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]在现实生活中使用的红外探头都能够接受红外光线而成像，如红外夜间摄像机、车载红外行车记录仪和红外监控摄像头等。为了保护红外接收器，需要给探头加上一个保护罩，为了避免保护罩对红外信号的干扰，保护罩必须是红外光透过的，在不减少红外光强度的同时保护内部探测器件。
[0003]红外探测器在夜晚没有灯光的情况下能够成像，是因为红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度(_273°C)以上都有红外线辐射，物体的温度越高，辐射出的红外线越多。传统的探测器保护器件的保护罩红外透过率低，对夜间的成像产生一定的影响。现在红外探测器的保护罩多为有机玻璃，这种材质的红外光透过率较低，对红外光的反射和吸收较高。由于夜间的光强小，对成像差生很大的影响。同时，在一些潮湿的环境中，由于温差的作用，保护罩表面会产生霜或雾气，对成像的质量也会差生很大的影响。
[0004]大部分传统的红外探测器没有除霜除雾的功能，现在的红外探测器保护罩的除雾也只是在其表面增加一个雨刷，但是，雨刷的除水效果较差，在冬季难以出去保护罩表面的冰层。同时，雨刷会影响光线，对成像产生影响。所以，红外探测器的保护罩红外透过率低以及表面霜雾会对成像的质量产生影响。
【发明内容】
[0005]本发明要解决现有的红外探测器的保护罩红外透过率低以及表面霜雾会对成像的质量产生影响的问题，而提供一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法。
[0006]—种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法是按以下步骤完成的:
[0007]一、清洗:在超声功率为400W?700W的条件下，将Cu靶和Y靶分别依次置于丙酮中清洗1min?30min、乙醇中清洗1min?30min和去离子水中清洗1min?30min，得到清洗后的Cu靶和清洗后的Y靶；在超声功率为400W?700W的条件下，将ZnS衬底依次置于丙酮中清洗1min?30min、乙醇中清洗1min?30min和去离子水中清洗1min?30min，得到清洗后的ZnS衬底；
[0008]所述的Cu革E直径为49mm，厚度为3mm ;所述的Y革E直径为49mm，厚度为3mm ；
[0009]二、准备工作:首先将磁控溅射的两个靶相向倾斜，倾斜角度为10度?30度，然后将清洗后的ZnS衬底置于高真空磁控溅射镀膜系统内的加热台上的中心位置，调节加热台置于两个相向倾斜的靶中间，然后启动高真空磁控溅射镀膜系统真空抽气系统，使高真空磁控溅射镀膜系统舱体内真空度达到2 X 10 4Pa?8 X 10 4Pa,启动加热装置，使得舱体内的温度达到200 °C?600 °C ；
[0010]三、镀膜:首先向真空舱中通入氩气，通过控制氩气气体流量为50SCCm?150sccm，调节真空舱压强为4.5Pa?6.5Pa，然后在压强为4.5Pa?6.5Pa及清洗功率为10ff的条件下，利用电离电源对清洗后的ZnS衬底进行启辉清洗，清洗时间为lOmin，清洗结束后，调节直流电源使Cu靶启辉，并调节Cu靶功率至IW?10W，调节射频电源使Y靶启辉，并调节Y靶功率至50W?150W，启辉结束后，在Cu靶功率为IW?1W及Y靶功率为50W?150W的条件下，预派射5min?15min，预派射结束后，通入氧气，通过控制氧气气体流量为6sccm?14sccm，将真空舱内气体压强降至0.5Pa?1.5Pa，保持Cu靶的功率为Iff?1W和Y靶的功率为50W?150W，拉开挡板，在压强降为0.5Pa?1.5Pa、Cu靶功率为IW?1W和Y靶功率为50W?150W的条件下，开始向ZnS衬底表面溅射沉积膜层，镀膜时间为Ih?3h ;
[0011]四、关机:关闭所有电源和气体，降温，当舱体内的温度降到30°C?70°C时，得到了镀在ZnS衬底上厚度为50nm?200nm掺Y的CuO薄膜，即完成一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法。
[0012]本发明的有益效果是:本发明在红外探测器的保护罩上镀一层均质的Y掺杂CuO红外透明导电薄膜。此种薄膜是一种P型半导体膜，在制备时通入足量的氧气，因此薄膜中含有大量的Cu空位和O间隙原子，具有一定的导电性，薄膜的面电阻小于100 Ω/ □，在通电的同时，薄膜产生热量，将保护罩表面的霜雾除去。同时，在CuO中掺杂Y，使得CuO薄膜的禁带宽度变大，提高了薄膜的红外透过率，探测器的红外成像质量得到提高。
【附图说明】
[0013]图1为傅里叶红外透过光谱图，I为实施例一制备的镀在ZnS衬底上的掺Y的CuO薄膜，2为ZnS衬底。
【具体实施方式】
[0014]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法是按以下步骤完成的:
[0015]一、清洗:在超声功率为400W?700W的条件下，将Cu靶和Y靶分别依次置于丙酮中清洗1min?30min、乙醇中清洗1min?30min和去离子水中清洗1min?30min，得到清洗后的Cu靶和清洗后的Y靶；在超声功率为400W?700W的条件下，将ZnS衬底依次置于丙酮中清洗1min?30min、乙醇中清洗1min?30min和去离子水中清洗1min?30min，得到清洗后的ZnS衬底；
[0016]所述的Cu革E直径为49mm，厚度为3mm ;所述的Y革E直径为49mm，厚度为3mm ；
[0017]二、准备工作:首先将磁控溅射的两个靶相向倾斜，倾斜角度为10度?30度，然后将清洗后的ZnS衬底置于高真空磁控溅射镀膜系统内的加热台上的中心位置，调节加热台置于两个相向倾斜的靶中间，然后启动高真空磁控溅射镀膜系统真空抽气系统，使高真空磁控溅射镀膜系统舱体内真空度达到2 X 10 4Pa?8 X 10 4Pa,启动加热装置，使得舱体内的温度达到200 °C?600 °C ；
[0018]三、镀膜:首先向真空舱中通入氩气，通过控制氩气气体流量为50SCCm?150sccm，调节真空舱压强为4.5Pa?6.5Pa，然后在压强为4.5Pa?6.5Pa及清洗功率为10ff的条件下，利用电离电源对清洗后的ZnS衬底进行启辉清洗，清洗时间为lOmin，清洗结束后，调节直流电源使Cu靶启辉，并调节Cu靶功率至IW?10W，调节射频电源使Y靶启辉，并调节Y靶功率至50W?150W，启辉结束后，在Cu靶功率为IW?1W及Y靶功率为50W?150W的条件下，预派射5min?15min，预派射结束后，通入氧气，通过控制氧气气体流量为6sccm?14sccm，将真空舱内气体压强降至0.5Pa?1.5Pa，保持Cu靶的功率为Iff?1W和Y靶的功率为50W?150W，拉开挡板，在压强降为0.5Pa?1.5Pa、Cu靶功率为IW?1W和Y靶功率为50W?150W的条件下，开始向ZnS衬底表面溅射沉积膜层，镀膜时间为Ih?3h ;
[0019]四、关机:关闭所有电源和气体，降温，当舱体内的温度降到30°C?70°C时，得到了镀在ZnS衬底上厚度为50nm?200nm掺Y的CuO薄膜，即完成一种钇掺杂氧化铜红外透明导电薄膜的制备方法。
[0020]本实施方式的有益效果是:本实施方式在红外探测器的保护罩上镀一层均质的Y掺杂CuO红外透明导电薄膜。此种薄膜是一种P型半导体膜，在制备时通入足量的氧气，因此薄膜中含有大量的Cu空位和O间隙原子，具有一定的导电性，薄膜的面电阻小于100Ω/ □，在通电的同时，薄膜产生热量，将保护罩表面的霜雾除去。同时，在CuO中掺杂Y，使得CuO薄膜的禁带宽度变大，提高了薄膜的红外透过率，探测器的红外成像质量得到提尚。
[0021]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中在超声功率为500W?600W的条件下，将Cu革El和Y革El分别依次置于丙酮中清洗15min?25min、乙醇中清洗15min?25min和去离子水中清洗15min?25min，得到清洗后的Cu革E和清洗后的Y靶；在超声功率为500W?600W的条件下，将ZnS衬底依次置于丙酮中清洗15min?25min、乙醇中清洗15min?25min和去离子水中清洗15min?25min，得到清洗后的ZnS衬底。其它与【具体实施方式】一相同。
[0022]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是:步骤二中首先将磁控溅射的两个靶相向倾斜，倾斜角度为15度?25度。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0023]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中然后启动高真空磁控溅射镀膜系统真空抽气系统，使高真空磁控溅射镀膜系统舱体内真空度达到3X 10 4Pa?7X 10 4Pa0其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0024]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中然后启动高真空磁控溅射镀膜系统真空抽气系统，使高真空磁控溅射镀膜系统舱体内真空度达到4X10 4Pa?6X10 4Pa0其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0025]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中启动加热装置，使得舱体内的温度达到300°C?500°C。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0026]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤三中首先向真空舱中通入氩气，通过控制氩气气体流量为70sccm?130sccm，调节真空舱压强为4.5Pa?6.5Pa。其它与【具体实施方式】一至六相同。
[0027]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤三中通入氧气，通过控制氧气气体流量为7sccm?13sccm，将真空舱内气体压强降至0.7Pa?
1.3Pa。其它与【具体实施方式】一至七相同。
[0028]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤三中调节直流电源使Cu靶启辉，并调节Cu靶功率至IW?5W，调节射频电源使Y靶启辉，并调节Y靶功率至70W?130W。其它与【具体实施方式】一至八相同。
[0029]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤三中在压强降为lPa、Cu靶功率为2W和Y靶功率为100W的条件下，开始向ZnS衬底表面溅射沉积膜层，镀膜时间为2h。其它与【具体实施方式】一至九相同。
[0030]【具体实施方式】^^一:本实施方式与【具体实施方式】一至十之一不同的是:步骤二中首先将磁控溅射的两个靶相向倾斜，倾斜角度为20度。其它与【具体实施方式】一至十相同。
[0031]【具体实施方式】十二:本实施方式与【具体实施方式】一至i^一之一不同的是:步骤二中然后启动高真空磁控溅射镀膜系统真空抽气系统，使高真空磁控溅射镀膜系统舱体内真空度达到5X104Pa。