一种透明导电薄膜制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用多弧离子镀技术制备AZO(掺铝氧化锌)薄膜的方法。利用AZO材料作为靶材、采用消滴的多弧离子镀技术，在玻璃、塑料或其它基底上沉积得到光学、电学、结合力等优异的AZO薄膜。本发明专利技术提供了一种结构简单、成本低廉、性能优异的AZO薄膜制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及透明导电薄膜的制备方法，特别是涉及一种利用受约束阴极电弧放电制备AZO(掺铝氧化锌)薄膜的方法。
技术介绍
在现代工业中，透明导电氧化物薄膜(TCO)用途广泛，尤其是作为透明电极，是各种平板、液晶显示器和薄膜太阳能电池等生产不可或缺的重要原材料；由于具有低辐射、热反射、防静电、电磁屏蔽等功能，可广泛应用于建筑、仪器仪表等领域；另外，还可以用做发热面板、气敏传感器、隐身材料等。应用于平板显示器件透明电极的TCO薄膜主要是IT0an203:Sn)薄膜。但是，1、 由于M2O3价格昂贵，导致ITO薄膜生产成本很高；2、h材料有毒，在制备和应用过程中对人体有害；3、ITO成膜过程中，Sn容易渗入到衬底内部，毒化衬底材料，严重影响显示器件等产品的质量。因此，随着新一代透明导电ΑΖ0(&ι0:Α1)薄膜技术的出现、发展、成熟，AZO 薄膜的应用将飞速发展。与ITO膜相比，AZO薄膜的原材料成本只有ITO的1/100左右，而 AZO(掺铝氧化锌)薄膜的光学透过、导电等性能接近或超越ITO薄膜的性能。当前，AZO (掺铝氧化锌)膜最常用的工业制备方法为磁控溅射，一般利用AZO材料作为靶材，包括直流溅射、中频溅射等。磁控溅射沉积AZO薄膜，对设备、原材料、工艺参数等要求极高，否则无法获得合格的AZO薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种真空镀膜设备与工艺技术在玻璃或者其它基片上沉积 AZO(掺铝氧化锌)薄膜。具体为可以大规模产业化的磁约束阴极电弧放电制备AZO薄膜的方法。利用该方法生产AZO膜具有设备简单、工艺稳定、产品质量优、生产效率高、成本低、 可实现低温沉积、可在柔性衬底及不耐热基片上沉积等诸多优点，有望成为新一代规模生产AZO薄膜的主要方法。所使用的设备是在传统磁约束多弧离子镀膜设备基础上，针对AZO (掺铝氧化锌) 靶材特点，为了消除大颗粒沉积等而采取了多种措施。具体措施如1、靶材。利用Cu作为基板，将AZO(掺铝氧化锌)靶材焊接在Cu板上完成；2、挡板。在阴极弧源前方10-20cm处，加装网状挡板，作为辅助阳极及大颗粒蒸发物过滤网。在上述设备条件下，完成AZO(掺铝氧化锌)镀膜的工艺参数为极限真空、 <7X10_3Pa ；工作气体、氩气和氧气，其中Ar/02 = 10 (1-5)；工作压强、(1-10) X KT1Pa ； 沉积环境温度、50-350 V ；基片到阴极弧源间距、20-60cm ；沉积时间、5-60min。在上述设备与工艺条件下，所得到的AZO薄膜特性为1、薄膜电阻，1-500 Ω/cm2， 通过改变膜层厚度、Al掺杂量可以在更宽范围内改变；2、透过率，可见光区的平均透过率超过80%，可根据需求进一步改变。进一步，我们专利技术了专门应用于AZO(掺铝氧化锌)的多弧镀膜生产线设备，包括连续生产线和单炉镀膜设备。所设计、制造的单炉设备特征为单个腔室、多个弧源，弧源在腔室的侧壁上按照螺旋式或者交错排布，根据所镀基片面积可以安装1个到数十个弧源；基片固定在基片架上，在腔室内旋转。所设计、制造的连续生产线特征为核心组成为多弧镀膜室，镀膜室内，多个弧源安装螺旋、交错分布安装在单侧或者双侧，用以完成单面或者双面镀膜；基片可以在一条传送带上连续运动，进出多弧镀膜室；在多弧镀膜室前后，有用于保护镀膜室真空、离子清洗基片、加热或冷却基片的真空室。附图说明图1、靶材特征图。图中，1 AZO(掺铝氧化锌)靶材；2、AZO与Cu基板连接体；3、 Cu基板AZO(掺铝氧化锌)靶材1为圆柱体，直径与传统多弧源靶材直径相同，厚度 10-30mm ；利用焊接、螺纹连接、或者螺栓连接技术2 ；与Cu基板3连接在一起；Cu基板下部加工有螺纹等，与多弧源通过螺纹连接在一起。图2、挡板特征图。图中，1 多弧源；2 挡板；3 蒸发大颗粒；4 蒸发小粒子。从多弧源1蒸发出来的粒子，有大颗粒3、小粒子4等，通过挡板2时，大颗粒3被阻挡无法穿过，只有小粒子穿过并沉积在基片上。图3、AZ0(掺铝氧化锌)薄膜光学透过率图。图中，横轴为波长，纵轴为透过率。从图中可知，AZO(掺铝氧化锌)薄膜在可见光区的透过率超过88%。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 公司专用实验机，AZO(掺铝氧化锌)材料制备的多弧靶如图1所示；玻璃基片，经过酒精超声清洗、烘干后使用；在基片与阴极弧源之间，安装有挡板如图2 ；基片到阴极弧源的间距为35cm ；镀膜工艺为沉积温度、180°C;极限真空、< 7X KT3Pa ；工作气体、氩气和氧气，其中ArA)2 = 10 1 ；工作压强、6X KT1Pa;沉积时间、15min。光学、电学性能分析表明，所得AZO薄膜在可见光区的透过率超过88% (图3)，方块电阻小于30Ω/口。表面形貌分析表明所得AZO薄膜中的颗粒小于1微米(图4)。权利要求1.一种AZO (掺铝氧化锌)薄膜制备方法，其特征在于采用了 AZO材料作为靶材及消滴的多弧离子镀技术、在适当的工艺条件下得到性能优越的AZO薄膜。2.如权利要求1所述的消滴的多弧离子镀技术，其特征为，在多弧离子源前方加有挡板。3.如权利要求1所述，多弧源采用的靶材为将AZO(掺铝氧化锌)靶材透过焊接、镶嵌或其它方式连接在Cu基板上而成。4.如权利1要求所述，所采取的工艺条件为极限真空、<7X10_3Pa ；工作气体、氩气和氧气，其中Ar/02 = 10 (1-10)；工作压强、(1-10) X KT1Pa ；沉积环境温度、50_450°C ； 基片到阴极弧源间距、20-200cm ；沉积时间、5-60min。5.根据权利要求1所述，不仅是AZO(掺铝氧化锌)膜，以其它透明导电材料为靶材、利用多弧离子镀技术、在任何基片上制备透明导电薄膜，均在本专利技术的范围之内。6.根据权利要求1所述，任何专用于TCO(透明导电氧化物)膜制备的多弧离子镀膜设备，无论大小，包括连续、半连续、以及单室镀膜设备，均在本专利技术范围之内。全文摘要本专利技术公开了一种利用多弧离子镀技术制备AZO(掺铝氧化锌)薄膜的方法。利用AZO材料作为靶材、采用消滴的多弧离子镀技术，在玻璃、塑料或其它基底上沉积得到光学、电学、结合力等优异的AZO薄膜。本专利技术提供了一种结构简单、成本低廉、性能优异的AZO薄膜制备方法。文档编号C23C14/08GK102352480SQ20111032785公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日专利技术者吴波, 杨武保 申请人:吴波, 杨武保本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＡＺＯ（掺铝氧化锌）薄膜制备方法，其特征在于采用了ＡＺＯ材料作为靶材及消滴的多弧离子镀技术、在适当的工艺条件下得到性能优越的ＡＺＯ薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨武保，吴波，
申请(专利权)人：杨武保，吴波，
类型：发明
国别省市：11