一种透明导电薄膜及其制备方法
【专利摘要】本发明属于半导体光电材料领域，其公开了透明导电薄膜极其制备方法；该导电薄膜包括作为缓冲和匹配作用的Al2O3层，作为导电作用的CuSn层，以及作为高功函作用的ReO3层；且Al2O3层、CuSn层和ReO3层形成SnO2-CuSn-ReO3三文治结构。本发明提供的透明导电薄膜，为Al2O3-CuSn-ReO3三文治结构的三层阳极薄膜，第一层Al2O3层起匹配层的作用，中间的CuSn层起主要的导电作用，外层ReO3具有较高的表面功函数，与器件其他功能层的能级匹配；且该薄膜的方块电阻低至10Ω/囗，可见光透过率达92%，表面功函数6.1eV。
【专利说明】一种透明导电薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体光电材料领域，尤其涉及一种透明导电薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]透明导电薄膜是把光学透明性能与导电性能复合在一体的光电材料，由于其具有优异的光电特性，成为近年来的研究热点和前沿课题，可广泛应用于太阳能电池，LED, TFT,LCD及触摸屏等屏幕显示领域。随着器件性能要求的提高，用于作为器件阳极的透明导电膜的性能也在要求提高。除了保持高的可见透过率，低的电阻率，还要求有较高的表面功函数，使其与其他功能层的能级相匹配，降低势垒，提高载流子注入效率，最终达到高的电光效率。
[0003]目前商业化的各种透明导电薄膜，如ΙΤΟ、AZO、ATO以及超薄金属薄膜等，其光透过率、导电性以及表面功函数都较低。
【发明内容】
[0004]基于上述问题，本发明提供一种透明导电薄膜，该薄膜起导电阳极作用。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种透明导电薄膜，该导电薄膜包括作为缓冲和匹配作用的Al2O3层，作为导电作用的CuSn层，以及作为闻功函作用的ReO3层；且Al2O3层、CuSn层和ReO3层形成Al2O3-CuSn-ReO3三文治结构；A1203层、CuSn层和ReO3层的厚度分别为5(Tl50nm、5~55nm和
0.5~5nm ;优选，Al2O3层、CuSn层和ReO3层的厚度分别为80nm、25nm和2nm。
[0007]本发明提供的上述透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0008]S1、把衬底、Al靶和CuSn合金靶放入溅镀设备的真空腔中，并对真空腔抽真空；调节Al祀和CuSn合金祀分别与衬底的距离设定为35~90mm ；
[0009]S2、A1203薄膜的制备:用Al靶，在通入真空腔的氩气工作气体中通入氧气，且真空腔中氩气和氧气混合气的工作压强0.2~2.0Pa，氧气质量百分含量占f 10%，调节溅镀设备的溅射功率6(Tl60W，随后进行镀膜处理2飞小时，得到厚度为5(Tl50nm的Al2O3薄膜；
[0010]S3、CuSn薄膜的制备:用CuSn合金靶，在真空腔中通入纯氩气作为工作气体，真空腔中的氩气工作压强0.2~2.0Pa，调节溅镀设备的溅射功率3(Tl00W，随后进行镀膜处理2~5小时，在Al2O3薄膜上得到厚度为5~55nm的CuSn薄膜的Al2O3-CuSn两层样品；
[0011]S4、把步骤S3得到的Al2O3-CuSn两层样品以及ReO3放入蒸镀设备的真空腔中，设置真空腔的真空度为1.0X 10_3Pa~l.0XlO-6Pa ;随后在Al2O3-CuSn两层样品的CuSn薄膜层表面蒸镀厚度为0.5飞nm的ReO3薄膜，得到Al2O3-CuSn-ReO3三文治结构的透明导电薄膜。
[0012]所述透明导电薄膜的制备方法，步骤SI中，对真空腔抽真空是采用机械泵和分子泵进行的，且真空腔的真 空度抽至1.0X 10_3Pa~l.0X 10_6Pa ;优选，真空腔的真空度抽至
6.0XlO-4Pa0
[0013]所述透明导电薄膜的制备方法，步骤SI中，Al靶和CuSn合金靶分别与衬底的距离设定为50mm。
[0014]所述透明导电薄膜的制备方法，步骤S2中，真空腔中氩气和氧气混合气的工作压强1.0Pa ;氧气质量百分含量占5% ;溅镀设备的溅射功率100W。
[0015]所述透明导电薄膜的制备方法，步骤S3中，真空腔中氩气和氧气混合气的工作压强1.0Pa ;溅镀设备的溅射功率60W。
[0016]所述透明导电薄膜的制备方法，步骤S4中，真空腔的真空度为2.0X 10_4Pa。
[0017]所述透明导电薄膜的制备方法，所述衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)或聚碳酯(PC)。
[0018]本发明提供的透明导电薄膜，为Al2O3-CuSn-ReO3三文治结构的三层阳极薄膜，第一层Al2O3层起匹配层的作用，中间的CuSn层起主要的导电作用，外层ReO3具有较高的表面功函数，能与器件其他功能层的能级匹配；且该薄膜的方块电阻低至15Ω/ 口，可见光透过率达88%，表面功函数6.leV，可作为有机电致发光器件0LED、有机太阳能电池等器件的阳极。
[0019]本发明用的是全蒸镀方法制备三层堆叠式Al2O3-CuSn-ReO3透明导电薄膜，方法简单，工艺容易控制，且可以 与后续的有机材料蒸镀工艺相结合，效率更高。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为实施例1制得透明导电薄膜的光透过率测试曲线图；使用紫外可见分光光度计进行测试，测试波长30(T900nm。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]把Al靶和CuSn合金靶装入溅镀设备，然后，先后用无水乙醇和去离子水超声清洗PET衬底，并用高纯氮气吹干，放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为50mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到6.0 X IO-4Pa,制备第一层Al2O3,通入含有氧气的氩气，压强调节为1.0Pa,氧气含量占5%，调节溅射功率100W。然后制备第二层CuSn薄膜，用CuSn合金靶，以纯氩气作为工作气体，压强选1.0Pa，溅射功率选60W，之后把样品放入蒸镀设备中，用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽至2.0X 10_4Pa，蒸镀ReO3薄膜。Al2O3, CuSn膜，ReO3薄膜三层的厚度分别为80nm，25nm，2nm，方块电阻为15 Ω / 口，可见光平均透过率为88%，表面功函数6.1eV0
[0024]图1为实施例1制得透明导电薄膜的光透过率测试曲线图；使用紫外可见分光光度计进行测试，测试波长30(T900nm。
[0025]由图1可知，在可见光47(T790nm波长范围平均透过率达83%。
[0026]实施例2
[0027]把Al靶和CuSn合金靶装入溅镀设备，先后用无水乙醇和去离子水超声清洗PES衬底，并用高纯氮气吹干，放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为30mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到1.0X 10_5Pa，制备第一层Al2O3，通入含有氧气的氩气，压强调节为2.0Pa,氧气含量占10%，调节溅射功率160W。然后制备第二层CuSn薄膜，用CuSn合金靶，以纯氩气作为工作气体，压强选0.2Pa，溅射功率选30W，之后把样品放入蒸镀设备中，用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽至1.0X 10_6Pa，蒸镀ReO3薄膜。Al2O3, CuSn膜，ReO3薄膜三层的厚度分别为50nm，35nm,0.5nm，方块电阻为9Ω / 口，可见光平均透过率为83%，表面功函数5.7eV。
[0028]实施例3
[0029]把Al靶和CuSn合金靶装入溅镀设备，先后用无水乙醇和去离子水超声清洗PC衬底，并用高纯氮气吹干，放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为90mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到1.0X 10_3Pa，制备第一层Al2O3,通入含有氧气的氩气，压强调节为
0.2Pa，氧气含量占1%，调节溅射功率60W。然后制备第二层CuSn薄膜，用CuSn合金靶，以纯氩气作为工作气体，压强选2.0Pa，溅射功率选60W，之后把样品放入蒸镀设备中，用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽至1.0X 10_3Pa，蒸镀ReO3薄膜。Al2O3, CuSn膜，ReO3薄膜三层的厚度分别为150nm，5nm, 5nm,方块电阻为44 Ω / 口，可见光平均透过率为87%，表面功函数 5.9eV。
[0030]表1是商品化的ITO薄膜(对比例f 3)与实施例f 3制得导电薄膜性能测试结果；从表1中可以看出，在相同的电阻和光透过率下，实施例f 3制得的Al2O3-CuSn-ReO3薄膜的表面功函数都高于商用的ITO薄膜，具有很大的性能优势。
[0031]表1
【权利要求】
1.一种透明导电薄膜，其特征在于，该导电薄膜包括作为缓冲和匹配作用的Al2O3层，作为导电作用的CuSn层，以及作为高功函作用的ReO3层；且Al2O3层、CuSn层和ReO3层形成Al2O3-CuSn-ReO3三文治结构；A1203层、CuSn层和ReO3层的厚度分别为5(Tl50nm、5~55nm和 0.5~5nm。
2.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于，所述Al2O3层、CuSn层和ReO3层的厚度分别为80nm、25nm和2nm。
3.—种的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、把衬底、Al靶和CuSn合金靶放入溅镀设备的真空腔中，并对真空腔抽真空；调节Al革巴和CuSn合金祀分别与衬底的距离设定为35~90mm ； 52、A1203薄膜的制备:用Al靶，在通入真空腔的氩气工作气体中通入氧气，且真空腔中氩气和氧气混合气的工作压强0.2~2.0Pa，氧气质量百分含量占f 10%，调节溅镀设备的溅射功率60~160W，随后进行镀膜处理2~5小时，得到厚度为5(Tl50nm的Al2O3薄膜； 53、CuSn薄膜的制备:用CuSn合金靶，在真空腔中通入纯氩气作为工作气体，真空腔中的氩气工作压强0.2~2.0Pa，调节溅镀设备的溅射功率3(Tl00W，随后进行镀膜处理2飞小时，在Al2O3薄膜上得到厚度为5~55nm的CuSn薄膜的Al2O3-CuSn两层样品； 54、把步骤S3得到的Al2O3-CuSn两层样品以及ReO3放入蒸镀设备的真空腔中，设置真空腔的真空度为1.0X 10_3Pa~l.0X KT6Pa ;随后在Al2O3-CuSn两层样品的CuSn薄膜层表面蒸镀厚度为0.5飞nm的ReO3薄膜，得到Al2O3-CuSn-ReO3三文治结构的透明导电薄膜。
4.根据权利要求3所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤SI中，对真空腔抽真空是采用机械泵和分子泵进行的，且真空腔的真空度抽至1.0X 10_3Pa~l.0X 10_6Pa。
5.根据权利要求4所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤SI中，真空腔的真空度抽至6.0Xl(T4Pa。
6.根据权利要求3所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤SI中，Al靶和CuSn合金祀分别与衬底的距离设定为50mm。
7.根据权利要求3所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，真空腔中氩气和氧气混合气的工作压强1.0Pa ;氧气质量百分含量占5% ;溅镀设备的溅射功率100W。
8.根据权利要求3所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，真空腔中氩气和氧气混合气的工作压强1.0Pa ;溅镀设备的溅射功率60W。
9.根据权利要求3所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，真空腔的真空度为2.0Xl(T4Pa。
10.根据权利要求3至9任一所述的透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤SI中，所述衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜或聚碳酯。
【文档编号】B32B9/04GK103572202SQ201210267041
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】周明杰, 王平, 陈吉星, 冯小明 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司