制备导电材料的方法及包括导电材料的器件技术

公开了用于在基板上沉积导电材料的工艺，包括：燃烧预混合的燃料和氧化剂以形成贴着移动的物体或基板的滞止火焰，该移动的物体或基板稳定滞止火焰；以及将至少一种前体引入到火焰以在基板上形成导电材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于在基板上形成诸如透明导电氧化物的导电材料的装置、工艺以 及这种材料在器件中的用途。
技术介绍
诸如超导材料和透明导电材料的导电材料具有非常广泛的应用。例如，透明导 电氧化物(TCO)膜对于诸如蜂窝电话、个人数字助理、平板显示器、等离子体屏幕、计 算机以及诸如ATM机的各种触摸面板器件的光显示器件很有用。TCO也用于光伏学中， 诸如薄膜太阳能电池、液晶显示器、发光二极管以及抗静电和防雾涂层及EMI屏蔽体。在基板上沉积膜的各种方法是已知的，包括溅射技术、化学气相沉积(CVD)、 喷雾热解、燃烧化学气相沉积(CCVD)以及脉冲激光沉积。在一些情形中，由这些方法 生成的膜是导电的和/或透明的。在冷基板上沉积晶体薄膜最常用的技术是溅射。尽管不同的膜需要不同的溅 射条件，但是用于沉积透明导电氧化物(包括掺杂锡的铟氧化物(ITO)和掺杂铝的氧 化锌(AZO或ΖηΟ:Α1))的各种技术已经被公开。参见，例如，美国专利7,309,405 ； 美国专利5,458,753 ；日本经审查的专利公布No.72011/1991 ； Minami, Nanto, & Takata “ Highlyconductive and transparent ZnO thin films prepared by RF magnetronsputtering in an applied external DC magnetic-field"，Thin Solid Films, 1985，124，43-47。溅射涂 覆基板的技术几乎全都要求密封的真空室，且因而作为批处理来实施。因此，这样很难 大规模生产。CVD方法通常也需要低压或密封室，因而使得这些技术较不利于薄膜的大规模 生产。但是，Hu和Gordon报告了在大气压力下气相沉积二乙基锌、三乙基铝和乙醇 的加热混合物来生产 AZO 膜。Hu & Gordon， “ Textured aluminum-doped zinc oxide thin—films fromatmospheric-pressure chemical-vapor deposition " J.of App.Phys., 1992,71，880-890。在367°C和444°C之间的高基板温度记录了满意的结果。高基板温度被认 为使得能够发生表面重排列反应以促进沉积膜的合理的结晶度。 喷雾热解和CCVD都涉及通过燃烧分子前体或分子簇而沉积为晶体膜，且这两 种技术都可以在大气压力下使用来形成薄膜。这两种技术一般都需要约450°C的基板温 度。Kaid & Ashour (“ Preparation ofZnO-doped Al by spray pyrolysis technique “，Applied Surface Science, 2007，253，3029-3033)证明了通过在加热到450°C的最佳温度的静态 基板上喷雾热解硝酸铵和醋酸锌来制造AZO膜。美国专利6,013,318公开了 CCVD制 造薄膜的应用，由此燃烧燃料、氧化剂和前体气体或液体产生沉积到邻近基板上的气相 化合物。该公开涉及扩散火焰，即当燃料和氧化剂被分开注入并在火焰前沿附近相遇 时形成的火焰。此外，Zhao 等人(〃 Transparent Conducting ZnO:Al Films via CCVD for AmorphousSilicon Solar Cells 〃，preprint, 29th IEEE PVSC, New Orleans, 2002 年 5 月) 公开了一种露天CCVD工艺，在该工艺中，ΖηΟ:Α1膜在火焰上沉积到热的硼硅酸盐玻璃基板上。金属前体通过氧流被输送到火焰中。另一公 开的意图在沉积过程中保持基板冷却的技术是脉冲激光沉积(美国专利 6,818,924)，其中基板放置在体材料附近，随后用脉冲激光辐照体材料。材料从靶蒸发到 基板上，从而保持基板冷却。该技术类似于溅射，因为待沉积的材料需要在还原气氛中 蒸发。已报告了通过滞止火焰制备颗粒涂层(即，二氧化钛颗粒涂层)的工艺 (参见，例如 McCormick 等人， “Thermal Stability of FlameSynthesized Anatase TiO2 Nanoparticles 〃，J.Phys.Chem.B, 2004，108，17398-17402; 以及 Zhao 等 人， “Ultrafine Anatase TiO2 NanoparticlesProduced in Premixed Ethylene Stagnation Flame at IAtmosphere“，Proc.Combustion Institute, 2005，30，2569-2576)。这些文献描述了 在静止稳定的板下方短距离形成滞止火焰并将二氧化钛颗粒收集到移入和移出火焰的基 板上。这些文献没有公开贴着可移动的稳定的板产生滞止火焰。尽管公开了在基板上形成导电材料，但是仍希望提供能够在基板上形成导电材 料的装置和工艺。进一步希望提供能够在连续工艺中在缓和条件以及低基板温度下在基 板上形成导电材料的工艺。还希望提供能够在宽的表面区域上形成导电材料的高度均勻 的膜的工艺。
技术实现思路
本公开的优点包括用于在基板上形成导电材料的装置和方法。有利地，本公开 的方法能够在连续工艺中以低基板温度在基板上形成导电材料，但是其不限于此。这些和其他优势至少部分地由一种在基板上形成导电材料(例如，透明导电氧 化物)的工艺来实现。该工艺包括燃烧预混合的燃料和氧化剂以贴着基板形成滞止火 焰来稳定滞止火焰，以及将至少一种前体引到火焰以在基板上形成导电材料。本公开的实施方式包括燃烧预混合的燃料/氧化剂，例如预混合的烃/氧，以通 过一个或多个燃烧器形成一个或多个滞止火焰，以及贴着一个或多个火焰移动基板，以 在距基板短距离处形成/稳定一个或多个火焰。基板能够通过移动的物体来保持，该移 动的物体使基板能够贴着火焰重复地移动来在基板上沉积导电材料。将一种或多种前体 弓丨入一个或多个滞止火焰以在基板上形成导电材料。另外的实施方式包括将燃料和氧化剂引导通过具有多于一个喷嘴的燃烧器以及 将前体弓I导通过燃烧器的不同喷嘴。在本公开的一方面，该工艺包括通过燃烧预混合的燃料和氧化剂以贴着基板 (例如，移动的基板)形成滞止火焰来稳定滞止火焰而在基板上形成透明导电氧化物 (TCO),以及将至少一种TCO形成前体(如铝、锡、锌和/或基于铟的前体)引入火焰以 在基板上形成TCO。实施方式包括在基板上形成掺杂铝的氧化锌和/或铟锡氧化物TCO膜。本公开的另一方面包括多喷射缝式燃烧器和用于形成一个或多个滞止火焰的装 置。该装置包括用于形成矩形滞止火焰的多喷射缝式燃烧器，该燃烧器包括与狭缝形状 的第一喷嘴流体连通以使可燃烧气体通过喷嘴流动和燃烧的第一端口、与邻近第一喷嘴 的狭缝形状的第二喷嘴流体连通以用于将一种或多种前体引入由通过第一喷嘴的可燃烧气体的燃烧所产生的火焰的第二端口。燃烧器可具有另外的喷嘴以将另外的组分引入到 气体或前体，例如另外的前体或另外的可燃烧气体，或用于添加惰性气体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基板上形成导电材料的工艺，所述工艺包括：燃烧预混合的燃料和氧化剂以贴着基板形成滞止火焰来稳定所述滞止火焰；以及将至少一种前体引入到火焰，以在所述基板上形成导电材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，丹尼斯J法理斯，
申请(专利权)人：蒂肖有限公司，
类型：发明
国别省市：US