一种制备azo透明导电膜的磁控溅射装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，改变了磁控溅射工艺中磁场的引入方式，通过一个电磁线圈引入与电场正交的磁场，电磁线圈内还设有外接加热电源、电位电源的钨丝，钨丝与电位电源的负极相连，并连接到接地铜板，使钨丝的电位为负，与接地的真空室之间形成电场，控制钨丝发射的热电子的运动轨迹更长，从而更加有效地与氩气分子进行碰撞电离；不锈钢基底外接电源的负极，确保不锈钢基底为负电位，可以降低表面势垒，利用场致效应产生更多的电子与氩气分子碰撞，氩气的离化率提高到70~80%。
【专利说明】—种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及透明导电薄膜制备【技术领域】，特别涉及一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置。
【背景技术】
[0002]近年来，氧化锌(ZnO)基的透明导电薄膜吸引了很多的注意力，典型的用途包括，薄膜太阳能电池、平板显示、柔性电子产品等。提高ZnO导电性的掺杂元素有许多，但掺铝的是最有前途的之一。可以制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜的方法很多，包括化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、溶胶凝胶法、喷涂法等。各种方法的优点和缺点不一。由于在半导体集成电路等电子器件制备方面的成功，磁控溅射方法是最有希望用于AZO的大规模产业生产方法之一。所以，国内外对于磁控溅射制备的AZO薄膜给予了相当多的关注。
[0003]不管其技术种类和细节，通常而言，离化率较高的制备方法，获得的AZO薄膜的导电性与透过率越好。而现有磁控溅射技术中，只是通过阴极发射出电子，氩气的离化率只有30%左右，相对较低，对氩气的利用率与靶材轰击效果以及所制备的AZO薄膜的光电性能有待进一步提闻与改进。
实用新型内容
[0004]针对现有磁控溅射技术中氩气离化率较低、成膜光电性能有待改善的问题，本实用新型的目的在于提供一种可以显著提高氩气离化率的磁控溅射装置，实现高速沉积透明导电薄膜的同时，获得优异光电性能。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种制备AZO透明导电薄膜的磁控溅射装置，包括真空室1，气体流量控制器14，真空泵组15，真空室1内设有衬底板4，衬底加热器5，AZO靶材8，不锈钢基底(9)和绝缘板10，其特征在于，所述真空室1内设有电磁线圈2，电磁线圈2外接线圈电源3，所述衬底板4，AZO靶材8，不锈钢基底9和绝缘板10均设置于所述电磁线圈2内，所述电磁线圈2内还设有外接加热电源11、电位电源12的钨丝6，钨丝6与电位电源12的负极相连，并连接到接地铜板16，使钨丝6的电位为负，与接地的真空室1之间形成电场。
[0006]进一步的，所述不锈钢基底9通过导线连接基底电源13的负极并与接地铜板16相连，使不锈钢基底9的电位为负。
[0007]进一步的，真空室1内设有钨丝支架7，钨丝6安装在钨丝支架7上。
[0008]进一步的，所述电磁线圈的匝数为50-80匝。
[0009]进一步的，所述钨丝设置于AZO靶材上方3-5cm处。
[0010]AZO靶材的成份质量比为，ZnO:Α1203=98%:2%，衬底加热温度为200°C，通过气体流量控制器控制氩气的流量为200SCCm，利用真空泵控制工艺气压为5~10Pa ；
[0011]调整基底电源的电压为60(T800V，使不锈钢基底利用场致发射效应在周围产生电子发射，碰撞氩气分子使之电离，实现辉光放电；调节加热电源的电压控制通过钨丝的电流为20-30Α ;调整线圈电源的电压，控制通过电磁线圈的电流为60-90Α，钨丝发热后向四周发射电子，与工作区间的氩气分子不断碰撞，电离出氩离子；在以上工艺参数条件下，溅射时间30分钟，制备得到AZO透明导电薄膜，其电导率为4.7~5.2X IO-4欧姆.厘米，可见光波长内的平均透过率为86.8%。
[0012]与现有技术相比，本实用新型改变了磁控溅射工艺中磁场的引入方式，通过一个电磁线圈引入与电场正交的磁场，控制钨丝发射的热电子的运动轨迹更长，从而更加有效地与氩气分子进行碰撞电离；不锈钢基底外接电源的负极，确保不锈钢基底为负电位，降低表面势垒，利用场致效应产生更多的电子与氩气分子碰撞，氩气的离化率提高到70-80%，采用本实用新型沉积得到的AZO透明导电薄膜，电导率在4.7^5.2 X IO-4欧姆.厘米，透过率为86~88%，现有技术生产的AZO透明导电薄膜，电导率为2~3Χ 10_4欧姆.厘米，透过率为84~86%。
[0013]【专利附图】
【附图说明】图1为本实用新型实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型提供的一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，包括真空室1，气体流量控制器14，真空泵组15，真空室I内设有衬底板4，衬底加热器5，ΑΖ0靶材8，不锈钢基底9和绝缘板10，真空室I内还设有电磁线圈2，电磁线圈2外接线圈电源3，电磁线圈的匝数为50-80匝，衬底板4，AZO靶材8，不锈钢基底9和绝缘板10均设置于电磁线圈2内，电磁线圈2内还设有钨丝6，钨丝设置于AZO靶材上方3飞cm处，钨丝6外接加热电源11和电位电源12，钨丝6与电位电源12的负极相连，并连接到接地铜板16，使钨丝6的电位为负，与接地的真空室I之间形成电场，以控制钨丝发射电子的运动。真空室I内设有钨丝支架7，钨丝6安装在钨丝支架7上，不锈钢基底9通过导线连接基底电源13的负极并与接地铜板16相连，使不锈钢基底9的电位为负。本装置通过电磁线圈引入与电场正交的磁场，控制钨丝发射的热电子的运动轨迹更长，更加有效地与氩气分子进行碰撞电离；同时不锈钢基底的电位为负，利用场致效应产生电子发射，产生更多的电子与氩气分子碰撞，提高氩气的离化率。
[0015]使用方法:ΑΖ0靶材的成份质量比为ZnO:Α1203=98%:2%，衬底加热温度为200°C，通过气体流量控制器控制氩气的流量为200SCCm，利用真空泵控制工艺气压为5~IOPa ；调整基底电源的电压为60(T800V，使不锈钢基底利用场致发射效应在周围产生电子发射，碰撞氩气分子使之电离，实现辉光放电；调节加热电源的电压控制通过钨丝的电流为20-30Α;调整线圈电源的电压，控制通过电磁线圈的电流为60-90Α，钨丝发热后向四周发射电子，与工作区间的氩气分子不断碰撞，电离出氩离子；在以上工艺参数条件下，溅射时间30分钟，制备得到AZO透明导电薄膜，其电导率为4.7~5.2X IO-4欧姆.厘米，可见光波长内的平均透过率为86~88%。
[0016]上述实施例作为本实用新型的较佳实施方式，详细说明了本实用新型的技术构思和实施要点，并非是对本实用新型的保护范围进行限制，凡根据本实用新型精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，包括真空室(1)，气体流量控制器(14)，真空泵组(15)，真空室(I)内设有衬底板(4)，衬底加热器(5)，AZO靶材(8)，不锈钢基底(9)和绝缘板(10)，其特征在于，所述真空室(I)内设有电磁线圈(2)，电磁线圈(2)外接线圈电源(3)，所述衬底板⑷，AZO靶材(8)，不锈钢基底(9)和绝缘板(10)均设置于所述电磁线圈(2)内，所述电磁线圈(2)内还设有外接加热电源(11)、电位电源(12)的钨丝(6)，钨丝(6)与电位电源(12)的负极相连，并连接到接地铜板(16)，使钨丝(6)的电位为负，与接地的真空室(I)之间形成电场。
2.根据权利要求1所述的一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，其特征在于，所述不锈钢基底(9)通过导线连接基底电源(13)的负极并与接地铜板(16)相连，使不锈钢基底(9)的电位为负。
3.根据权利要求1所述的一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，其特征在于，真空室(I)内设有钨丝支架(7)，钨丝(6)安装在钨丝支架(7)上。
4.根据权利要求1所述的一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，其特征在于，所述电磁线圈的匝数为50-80匝。
5.根据权利要求1所述的一种制备AZO透明导电膜的磁控溅射装置，其特征在于，所述钨丝设置于AZO靶材上方3飞cm处。`
【文档编号】C23C14/35GK203582960SQ201320700145
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】王芸, 马立云, 崔介东 申请人:蚌埠玻璃工业设计研究院, 中国建材国际工程集团有限公司