金属氧化物薄膜，沉积金属氧化物薄膜的方法及包含金属氧化物薄膜的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种包含β‑MoO3的金属氧化物薄膜，该β‑MoO3包含组Re、Mn及Ru中的至少一种掺杂元素。此外，本发明专利技术涉及一种经由溅射镀制造该种金属氧化物薄膜的方法；及一种包括金属氧化物薄膜的薄膜装置，该金属氧化物薄膜包含β‑MoO3，该β‑MoO3包含组Re、Mn及Ru中的至少一种掺杂元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属氧化物薄膜，沉积金属氧化物薄膜的方法及包含金属氧化物薄膜的装置
本专利技术涉及一种金属氧化物薄膜、一种沉积该种金属氧化物薄膜的方法及一种包含该金属氧化物薄膜的装置。
技术介绍
在过去几年中，对氧化物薄膜、尤其金属氧化物薄膜及其可能应用的研究已成为有利可图且令人感兴趣的领域。金属氧化物薄膜通常归因于其高电导率(亦即低电阻率)与高光学透射率的独特组合而成为用于所有种类的电子及光学装置的有前景的候选物。举例而言，这些金属氧化物薄膜广泛用于平板显示器、光伏打装置、多功能窗(例如低发射率(low-e)或电致变色)、抗静电涂料、可携式及/或可挠性电子装置以及必然的晶体管、尤其薄膜晶体管(TFT)。如果这种氧化物展现尤其高的电导率及类似地尤其高的光学透射率，则其亦称为透明导电氧化物(TCO)。最常见且广泛使用的TCO的实例为，例如，具有氟掺杂的氧化锡、具有铝掺杂的氧化锌、及氧化铟锡(ITO)。近年来且由其增加的重要性及潜力所推动，已确定多种多样的其他TCO材料(结晶及非晶)并且已对其性质进行改进及优化。如今，大多数透明导电薄膜由TCO材料ITO、氧化铟锌(IZO)、氧化铝锌(AZO)或经氟掺杂的氧化锡(FTO)制造，且导电聚合物或类似材料亦为可能的替代物。在此类材料内，ITO由于其尤其有利的高光学透射率与低电阻率之组合对于光电子应用是有利的。不幸地，ITO以及其他含In之TCO承受高In价格、易变In价格水平以及In分类为关键材料的主要缺点，例如于美国能源部2010年及2011年的“CriticalMetalsStrategy”中。因此，已存在各种方法来寻找在氧化物薄膜且尤其是TCO应用的所有领域中使用ITO的替代物。这些金属氧化物薄膜的一种可能的候选物为二氧化钼，MoO2。举例而言，US2007/0071985A1描述了将MoO2与其他TCO形成氧化物(如In2O3、SnO2或ZnO)混合以降低其成本的可能性。WO2005/040044A2描述了适用于有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)、电浆显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)、薄膜太阳能电池、低电阻率奥姆接触及其他电子及半导体装置中的纯或近似纯的MoO2薄膜。所描述的MoO2薄膜在350至800nm的波长λ下具有大于85％的平均透射及小于500μΩ·cm、在一些情况下小于300μΩ·cm且在其他情况下小于250μΩ·cm的电阻率值，但典型地规定大于1μΩ·cm。尽管如此，此1μΩ·cm下限应受质疑，因为即使最佳的金属导体银(Ag)在块体形式下也表现出1.6μΩ·cm得电阻率，且薄膜的电阻率由于更高杂质水平及不太完美晶格(差排，小晶粒大小)而典型地至少比块体值高1.5至2倍。另外，这样的低电阻率可以部分归因于MoO2为d2-系统(在d-轨道中具有2个电子)的事实。不幸地，所报导的电阻率及85％或更高的平均透射的值并不直接分配给各个的膜厚度。所描述的膜可以具有0.5nm至10μm或至之间的厚度，但由于电阻率及平均透射两者强烈视膜厚度而定，因此给定值为信息性有限之值。另一可能性为使用不同金属的次氧化物，其例如EP0852266A1中描述的用于实现在633nm下具有2.3或2.4高折射率的透明薄氧化物膜。这种金属氧化物薄膜的另一有前景的候选物为三氧化钼，MoO3。存在两种最常见的MoO3多晶型物，斜方晶α-MoO3及单斜晶β-MoO3。α-MoO3相为热力学稳定相，且其在块体形式下、在薄膜形式下的性质及应用以及掺杂的作用已得到广泛研究。β-MoO3相为亚稳定相，其难以合成，尤其在磊晶形式下，且仅在最近变为重大研究的主题。对β-MoO3膜的沉积的早期提及可见于US4753916A中。其中亦描述了，藉由产生混合氧化物β-Mo1-xWxO3，β-MoO3相可以稳定。所报导的由β-Mo1-xWxO3材料沉积的膜在大于大约450nm的波长λ下展示低吸亮度。α-及β-MoO3多晶型物两者皆具有分别为3.1eV及2.9eV的大能带隙，且为透明绝缘体，如可见于例如Sayede等人的文章“AnabinitioLAPWstudyoftheaandβphasesofbulkmolybdenumtrioxide,MoO3”(ChemicalPhysics,第316卷,第1-3期,2005年9月19日,第72页)。其为d0-系统，因此在传导带中不具有d-电子。已尝试将稳定α-MoO3与Al、Au、Yb或Ag掺杂以调节功函数及电导率，如可见于Cheyns等人的文章“Structureinducedconductivityenhancementinmetal-dopedmolybdenumoxidethinfilms”(J.Appl.Phys.113,043109(2013))。据报导，与2％Ag掺杂产生10-5S/cm的电导率，其对应于105Ω·cm的电阻率。所描述的方法经由金属诱导结晶(MIC)起作用，与经典电掺杂机制相比，其更类似于催化反应。其目的在于功函数的良好可调节性，以便能带对准以及与α-MoO3电极的界面可被优化以用于OLED电荷输送层中。所描述的方法以非晶MoO3膜为起始物质且产生α-MoO3多晶结构，其中晶界可能将电导率限制至所报导的值。
技术实现思路
本专利技术的一个目的为提供一种展现高光学透射率及低电阻率的金属氧化物薄膜，及一种沉积该膜的方法。此外，该金属氧化物薄膜不应含有In且为有成本效益的。最佳地，所期望的金属氧化物薄膜亦应提供调节所得性质的可能性，因为每种电子或光电子装置在其他性质之中需要透射率、折射率(匹配)、电阻率及功函数的独特定制组合。此外，该种金属氧化物薄膜在周围环境条件下，例如在UV和/或可见光、空气及湿度下应为化学稳定的。其在退火时亦应为稳定的并且展示良好化学蚀刻特性(易于图案化)、具有良好的对所用基板的粘合性及合理价格。该目标藉由如权利要求1所述的金属氧化物薄膜以及藉由如权利要求10所述的方法实现。从属权利要求提供有利的展开。关于下文，此处高光学透射率或透射率理解为是指包含这类膜的各个膜或层或结构对于可见范围中的光至少最大程度上为透明的，以便可见范围的光可至少最大程度上无阻碍地通过。可见范围的光应理解为，但不严格地限于λ＝390至700nm的波长范围。光学透射率系经由分光光度计(JASCO，V-630)量测，其为多种实验室中所使用的标准技术。进一步关于下文，电导率应理解为电阻率之倒数，其亦为常识。两个术语适当时皆将用以描述本专利技术的金属氧化物薄膜的性质。电阻率系经由四点探针测量法测量，其为用于电阻率测量的标准技术，例如描述于“HandbookofThinFilmTechnology”中(Maissel及Glang编,McGraw-HillBookCompany出版,1970)。本专利技术的金属氧化物薄膜包含β-MoO3，该β-MoO3包含组Re、Mn及Ru中至少一种掺杂元素。就此而言，术语β-MoO3应理解为展现单斜β-MoO3晶体结构的氧化钼，且在严格意义上不为化学计量的β-MoO3氧化物。因此，其亦涵盖此单斜β-MoO3相(包括掺杂元素Re、Mn及Ru中的至少一者)的均匀性范围内的组成波动。如上文所述，β-MoO3为具有d0能带结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含β‑MoO3的金属氧化物薄膜，其特征在于该β‑MoO3包含组Re、Mn及Ru中的至少一种掺杂元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.07 EP 14192219.51.一种包含β-MoO3的金属氧化物薄膜，其特征在于该β-MoO3包含组Re、Mn及Ru中的至少一种掺杂元素。2.如权利要求1中所述的金属氧化物薄膜，其特征在于该组Re、Mn及Ru中的至少一种掺杂元素的总掺杂含量在0<x≤10原子％之间。3.如权利要求1或2中所述的金属氧化物薄膜，其特征在于该组Re、Mn及Ru中的至少一种掺杂元素的总掺杂含量在1≤x≤3原子％之间。4.如权利要求1或2中所述的金属氧化物薄膜，其特征在于该掺杂元素为Re。5.如前述任一项权利要求中所述的金属氧化物薄膜，其特征在于其具有104Ω·cm以下、优选103Ω·cm以下、更优选102Ω·cm以下的电阻率。6.如前述任一项权利要求中所述的金属氧化物薄膜，其特征在于其对可见范围内的光具有大于90％的固有光学透射率。7.如前述任一项权利要求中所述的金属氧化物薄膜，其特征在于其具有1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：一杉太郎，
申请(专利权)人：攀时奥地利公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT