透明导电膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本申请要求于2012年9月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号 10-2012-0103498的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
[0002] 本申请涉及一种透明导电膜及其制备方法。
【背景技术】
[0003] 透明导电膜是指一种具有高透光率和导电性的薄膜，已经广泛用作液晶显示器、 电致变色显示器（E⑶）、有机电致发光装置、太阳能电池、等离子显示板、柔性显示器、电子 纸和触摸面板等的外加电压型普通电极或像素电极。
[0004] 关于透明导电氧化物（TCO)，重要的是设计一种透过可见光区段的光并具有高导 电性的材料。为了在可见光区段（400至700nm波长）是透明的，电子能带带隙需要为3. IeV 以上，相当于波长400nm的电磁波能量。
[0005] 作为代表性的满足此性质的氧化物半导体，有ZnO (3. 3eV)、In2O3 (3. 7eV)和 Sn02(3.6eV)。通常，TCO在可见光区段具有80%以上的透光率，电性质方面的比电阻为约 10 4 Ω cm 以下。
[0006] 为了找到用于此TCO的材料，主要在将各种材料进行掺杂或形成合金方面进行了 研宄。尤其，In 2O3具有比311〇2或211〇低的比电阻，因此，其是首先被商业化的。到现在为止 ITO (Sn掺杂In2O3)已经被使用了。
[0007] ITO是已经用于LED、IXD、PDP等的显示器和太阳能电池等的电极的材料，通常具 有KT4D cm或接近于金属的比电阻的实验室级KT5Dcm的低比电阻。
[0008] 然而，由于In是一种稀土元素，ITO具有价格高的劣势，如果暴露于经常用于平板 显示器制造工艺的氢等离子体中，In或Sn被还原，而且电性质和光性质可能被劣化。另外， 已知ITO是一种η-型半导体，而且不能转化为P-型半导体。为此，仅用ITO不能构成同质 结电路元件。
【发明内容】
[0009] 技术问题
[0010] 在相关技术领域中，需要研宄具有优异性质且易于制备的透明导电膜及其制备方 法。
[0011] 技术方案
[0012] 根据本申请的一个方面，提供一种透明导电膜，其包含具有晶体结构并由下面化 学式1表示的化合物。
[0013] [化学式1]
[0014] [(RpXq)O3Jm(AO) n
[0015] 在化学式 1 中，R 为 Sc、Fe、Cu、Ga、Y、In、Er、Tm、Yb 或 Lu，X 为 In、Ga、Al 或 Fe，A 为Mg、Μη、Co或Zn，m为1至4, η为1至7, p和q各自独立地表示大于0且为1以下的原 子含量比。
[0016] 另外，根据本申请的另一方面，提供一种制备透明导电膜的方法，包括在衬底上形 成具有晶体结构且由化学式1表示的化合物。
[0017] 而且，根据本申请的又一方面，提供一种包含所述透明导电膜的电子元件。
[0018] 另外，根据本申请的又一方面，提供一种包含所述透明导电膜的薄膜晶体管。
[0019] 有益效果
[0020] 根据本申请的示例性实施方案的透明导电膜包含具有晶体结构且由化学式1表 示的化合物，从而具有优异的导电性和透光率。另外，根据本申请的示例性实施方案的透明 导电膜具有优异的弹性和粘合强度。另外，根据本申请的示例性实施方案的透明导电膜具 有低的雾度值。因此，根据本申请的透明导电膜可以用作替代常规ITO导电膜的技术。
【附图说明】
[0021] 图1示出了根据本申请的示例性实施方案的InAlO3(ZnO)^结构。
[0022] 图2示出了根据本申请的示例性实施方案的InGaO3(ZnO)^结构。
[0023] 图3示出了根据本申请的示例性实施方案的InAlO3(ZnO)4的DOS(态密度）。
[0024] 图4示出了根据本申请的示例性实施方案的InAlO3(ZnO)4的能带结构。
[0025] 图5示出了根据本申请的示例性实施方案的InGaO3(ZnO)J^ DOS(态密度）。
[0026] 图6示出了根据本申请的示例性实施方案的InGaO3(ZnO)4的能带结构。
[0027] 图7示出了根据本申请的示例性实施方案的导电膜的透光率。
[0028] 图8示出了根据本申请的示例性实施方案的导电膜的电透过率（electrical transmittance) 〇
[0029] 图9示出了根据本申请的示例性实施方案的LuFeO3 (ZnO)n(n: 1、4、5或6)的结构。
[0030] 图10示出了根据本申请的示例性实施方案的N-掺杂的InAlO3(ZnO) 4的态密度。
[0031] 图11示出了根据本申请的示例性实施方案的N-掺杂的InAlO3如0) 4的结构。
[0032] 图12示出了根据本申请的示例性实施方案的薄膜晶体管的结构。
【具体实施方式】
[0033] 下面，将详细描述本申请。
[0034] 本申请可以应用于下一代柔性器件、透明AMOLED、OLED照明设备和太阳能电池以 及平板显示器件例如IXD和PDP等工业。
[0035] 因为作为常规光电器件的透明电极使用诸如ITO (Sn掺杂In2O3)和ZnO的材料是 非常重要的，所以作为透明电子技术的关键技术透明氧化物半导体是非常重要的。ITO作为 η-型透明电极的情况，到2016年，其市场有望增长到69亿美金（约8. 4万亿韩元）。
[0036] 总所周知，ITO或AZO (Al-掺杂ZnO)作为常规η-型TCO的原型，已经在实验和理 论上被深入研宄和开发。这是因为这种材料具有高的导电性和高的光子透过率，而且具有 表现出导带的空间离域作用的金属S-轨道，以及低能，低有效质量，作为与η-型TCO材料 共有的电子结构性质。例如，为闭合壳层ns°态的阳离子诸如Zn(II)、Ga(III)和In(III) 结合到氧化物。
[0037] 另外，Ga-掺杂ZnO或F-掺杂511〇2被认为是TCO材料。已知这些材料具有10 16至 IO21的载流子浓度（N (cm _3))，和约10至约1，OOO的电子迀移率（μ (CIII2V4s_〇)。
[0038] 对比离域导带，价带态表现出定域的O 2p态。如此低的定域态涉及定域晶格扭 曲，导致小的极化子（来自电荷或电场的准粒子）的形成。
[0039] 另外，由于诸如Cu(I)的金属在价带最大值（VBM)具有低的键能，因此空穴传导 P-型TCO材料具有可以传输空穴的结构。然而，由于定域金属例如Cu的d带的作用和间接 带隙的存在，空穴迀移率低至小于IOcm 2AT1S'
[0040] 为了制备符合各种光电应用和与常规TCO相比需要便宜的原料成本的新材料，对 具有不同结构的TCO进行了研宄。作为新的TCO材料的替代物，研宄了诸如ZnO-In 2O3-SnO2 体系和ZnO-In2O3(IZO)等的三元化合物和二元化合物。然