专利名称：一种锗掺杂的azo靶材及其制备方法
一种锗摻杂的AZO把材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种锗掺杂的AZO耙材及其制备方法。背景纟支术
近年来随着液晶显示器与太阳能电池的发展，使得透明导电薄膜成为关键 性材料之一，如何降低透明导电薄膜材料成本与提高薄膜材料的性能为目前的 首要目标。透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称TCO)薄膜主要 包括In、 Sn、 Sb、 Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带 宽、可见光谦区光透射率高以及电阻率低等光电特性，透明导电氧化物薄膜因 其既透明又导电的性能而得以广泛应用。
ZnO基的TCO薄膜具有成本低、无毒、稳定性高等特点。纯的ZnO是宽禁 带直接带隙半导体，具有0.1-10Q.cm的电阻率。为了改善ZnO的导电性能，通 常釆用掺杂Al元素来提高ZnO材料的载流子浓度而改善导电性能。掺杂有Al 的ZnO材料而制成的薄膜即AZO薄膜，具有较好的导电性能，但是由于AZO 薄膜在使用较长时间后会出现导电性能不稳定而导致AZO薄膜失效。为了改善 AZO薄膜的附着力和进一步提高薄膜的导电性，常采用对AZO薄膜进行进一步 掺杂改性的方式来提高其性能。为制备这种薄膜，这就需要提供相应的其它元 素掺杂的AZO靶材。
发明内容
本发明的目的是提供一种锗掺杂的氧化锌铝靶材，以用于制备锗掺杂的 AZO透明导电膜。
为达到上述发明目的，本发明提供一种锗掺杂的AZO靶材，该靶材中含有 重量百分比为1-10%的氧化铝、0.1-5%的氧化锗，以及余量的氧化锌。
本发明还提供了该锗掺杂的AZO靶材的制备方法，包括以下步骤
Sl按事先确定好的比例分别称取原料氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末，加入 粘结剂，加水混合均匀；
S2将混合物干燥后，将粉末进行压制成型，形成预先确定的形状和强度的坯体；
S3将坯体在常压、常气氛下在进^f亍烧结，烧结温度为1200-160(TC。 本发明所提供的上述制备方法中，在步骤S1中，所述氧化锌、氧化铝、氧
化锗之间的重量百分比例为氧化铝1-10%、氧化锗0.1-5%、余量为氧化锌。
上述制备方法中，在步骤S1中，所述粘结剂是选自聚乙烯醇、聚乙二醇或
聚乙烯醇缩丁醛。
上述制备方法中，在步骤S1中，在步骤S1中，所述粘结剂的添加量为原 料氧化锌、氧化铝、氧化锗的总重量的0.5-2%。
上述制备方法中，在步骤S1中，所述氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末为纳米 级粉末，粒度为20-200纳米。
上述制备方法中，所述步骤S2中的干燥是采用喷雾干燥法。
上述制备方法中，所述步骤S2中对混合物的压制包括钢模压制和湿式等静 压压制，首先将粉末进行钢模压制成形，形成预先确定的形状和强度的坯体， 接着进行湿式等静压制，湿式等静压的工艺参数为100-160MPa。
上述制备方法中，还包括在步骤S3的烧结前，4艮据压制后胚体尺寸及烧结 后的尺寸要求，对压制胚体进行机械加工。
上述制备方法中，还包括在步骤S3的烧结后，对烧结体进行机械加工，使 之成为适于使用的靶材成品。
从以上技术方案可以看出，本发明所提供的锗掺杂的AZO靶材，与传统的 AZO靶材相比较，具有如下优点采用该靶材制备的透明导电膜的透光率高、 电阻率低，薄膜附着力好，致密完整，稳定性好。可通过调整氧化锗和氧化铝 的加入量，进而调节薄膜的载流子浓度及禁带宽度，改善导电性和可见过透过 率。
本发明所提供的靶材的制备方法，相比较于现有技术中的AZO靶材制备方 法，具有如下优点生产工艺简单，生产成本低；可通过生产工艺参数的简单 调整，制得不同要求的产品；可以制得形状复杂的产品；材料的利用率高。
具体实施方式
实施例1
取纯度为99.95%、粒度为20-200纳米的粉末氧化铝lg、氧化锗O.lg、氧化锌98.9g,再加入0.5克聚乙烯醇，并加入水中混合均匀；接着对混合物进行 喷雾干燥；随后，将干燥后的粉末进行钢模压制成形，形成所需形状和强度的 坯体，接着以lOOMPa进行湿式等静压制。压制后的胚体经机械加工至适合烧结 后，在120(TC烧结成密度为理论密度96。/。的块体，再次进行机械加工，即制成 标准尺寸的靶材。
应用该靶材，采用射频溅射沉积的方法在聚酯胶片或玻璃基片上沉积含锗 的氧化锌铝透明导电薄膜，所得薄膜厚度500-600nm,电阻率0.5 x 1(T3Q . cm, 550nrn波长下的可见光透过率95%。
实施例2
取纯度为99.95%、粒度为20-200纳米的粉末氧化铝10g、氧化锗5g、氧化 锌85g，再加入2克聚乙二醇，并加入水中混合均匀；接着对混合物进行喷雾干 燥进风温度180-270°C,出风温度100-125°C ，旋转雾化器转速6000-12000转 每小时；随后，将干燥后的粉末进行钢模压制成形，形成所需形状和强度的坯 体，接着以160MPa进行湿式等静压制。压制后的胚体经冲几械加工至适合烧结后， 在160(TC烧结成密度为理论密度96。/。的块体，再次进行机械加工，即制成标准 尺寸的靶材。
应用该靶材，采用射频賊射沉积的方法在聚酯胶片或玻璃基片上沉积含锗 的氧化锌铝透明导电薄膜，所得薄膜厚度600-700nm，电阻率0.8 x l(T3Q cm, 550nrn波长下的可见光透过率90%。
实施例3
取纯度为99.95%、粒度为20-200纳米的粉末氧化铝4g、氧化锗1.8g、氧 化锌94,2g，再加入1.2克聚乙烯醇缩丁醛，并加入水中混合均匀；接着对混合 物进行喷雾干燥进风温度180-270°C,出风温度100-125X:,旋转雾化器转速 6000-12000转每小时；随后，将千燥后的粉末进行钢才莫压制成形，形成所需形 状和强度的坯体，接着以130MPa进行湿式等静压制。压制后的胚体经机械加工 至适合烧结后，在1300。C烧结成密度为理论密度96。/。的块体，再次进行机械加 工，即制成标准尺寸的靶材。的氧化锌铝透明导电薄膜，所得薄膜厚度800-1 OOOnm,电阻率1.6 x 1(T3Q . cm, 550nm波长下的可见光透过率86%。
实施例4
取纯度为99.95%、粒度为20-200纳米的粉末氧化铝5.5g、氧化锗2.5g、氧 化锌92g，再加入1.5克聚乙二醇，并加入水中混合均匀；接着对混合物进行喷 雾干燥进风温度180-270°C，出风温度100-125°C,旋转雾化器转速6000-12000 转每小时；随后，将干燥后的粉末进行钢模压制成形，形成所需形状和强度的 坯体，接着以150MPa进行湿式等静压制。压制后的胚体经机械加工至适合烧结 后，在1380。C烧结成密度为理论密度96。/。的块体，再次进行机械加工，即制成 标准尺寸的靶材。
应用该靶材，釆用射频溅射沉积的方法在聚酯胶片或玻璃基片上沉积含锗 的氧化锌铝透明导电薄膜，所得薄膜厚度700-800nm，电阻率1.2 x l(T3Q . cm, 550nm波长下的可见光透过率91%。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。
权利要求
1、一种锗掺杂的AZO靶材，其特征在于，该靶材中含有重量百分比为1-10％的氧化铝、0.1-5％的氧化锗，以及余量的氧化锌。
2、 权利要求1所述的锗掺杂的AZO靶材的制备方法，其特征在于，包含 以下步骤Sl按事先确定好的比例分别称取原料氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末，力口入粘结剂，力口7JC混合均匀； S2混合物干燥后，将粉末进行压制成型，形成预先确定的形状与强度的坯体；S3将坯体在常压、常气氛下在进行烧结，烧结温度为1200-1600°C。
3、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述原 料氧化锌、氧化铝、氧化锗之间的重量百分比例为氧化铝1-10%、氧化锗0.1-5%、 余量为氧化锌。
4、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述粘 结剂是选自聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯醇缩丁醛。
5、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述粘 结剂的添加量为原料重量的0.5-2%。
6、 根据权利要求2-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤Sl 中，所述氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末为纳米级粉末，粒度为20-200纳米。
7、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的干燥 是采用喷雾干燥法干燥。
8、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中对混合 物的压制包括钢模压制和湿式等静压压制，首先将粉末进行钢模压制成形，形 成预先确定的形状与强度的坯体，接着进行湿式等静压制，湿式等静压的工艺 参数为100-160MPa。
9、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括在步骤S3的烧 结前，根据压制后胚体尺寸及烧结后的尺寸要求，对压制胚体进行机械加工。
10、 根据权利要求2所迷的制备方法，其特征在于，还包括在步骤S3的烧 结后，对烧结体进行机械加工，使之成为适于使用的靶材成品。
全文摘要
本发明涉及一种锗掺杂的AZO靶材，该靶材中含有重量百分比为1-10％的氧化铝、0.1-5％的氧化锗，以及余量的氧化锌。本发明还提供了该锗掺杂的AZO靶材的制备方法，包含步骤S1，按事先确定好的比例分别称取原料氧化锌、氧化铝、氧化锗粉末，加入粘结剂，加水混合均匀；S2，将混合物干燥后，将粉末进行压制成型，形成预先确定的形状和强度的坯体；S3，将坯体在常压和常气氛下在进行烧结，烧结温度为1200-1600℃。采用本发明所提供的靶材制得的透明导电膜具有透光率高、电阻率低，薄膜附着力好，致密完整，稳定性好等特点。
文档编号C04B35/453GK101575207SQ200910108039
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者珂 张, 王会文, 胡茂横 申请人:中国南玻集团股份有限公司