形成导电性氧化物膜的方法、导电性氧化物膜及其应用技术

在基底（2）上形成导电性氧化物膜（1）的方法，该方法包括如下步骤：将基底（2）引入反应空间，在基底（2）的沉积表面上形成预沉积物，和用化学剂处理沉积表面。在基底（2）的沉积表面上形成预沉积物的步骤包括在沉积表面上形成过渡金属氧化物的预沉积物，并随后清洗反应空间。用化学剂处理沉积表面的步骤包括用有机金属化学剂处理沉积表面，并随后清洗反应空间，从而形成包含氧、第一金属和过渡金属的氧化物。形成预沉积物和处理沉积表面的步骤交替重复，使得导电性氧化物膜（1）在基底（2）上形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及膜沉积技术。特别地，本专利技术涉及通过在沉积表面上形成沉积物和用化学剂处理该沉积物形成导电性光吸收氧化物膜的方法，和涉及用这种方法制备的导电性光吸收氧化物膜。
技术介绍
原子层沉积(ALD)是公知的在不同形状的基底上甚至在复杂的3D (三维)结构上沉积具有相对均匀的厚度轮廓的共形薄膜的方法。在ALD中，涂层通过交替重复、基本上自限制、前体与所要涂布的表面之间的表面反应而生长。因此，ALD方法的生长机制使涂层能够基本上不具有方向效应(directional effect)。在ALD方法中，两种或更多种不同的化学剂(前体)以相继、交替的方式被引入反应空间，并且化学剂在反应空间中吸附在表面上，例如在基底的表面上。相继、交替引入化学剂常被称为(化学剂的)脉冲或施加(dosing)。每次化学剂脉冲之间常有清洗期，期间不与该方法中所用的化学剂发生反应的气流被引入通过反应空间。因此该气体，常被称为载气(carrier gas)或吹扫气体(purge gas),对于该方法中所用的化学剂是惰性的,并且清洗反应空间，清除例如多余的化学剂和表面与之前的化学剂脉冲之间的反应所生成的副产物。这种清洗也可通过其他手段安排，并且沉积方法可被命名为其他名称，如ALE (原子层外延(Atomic Layer Epitaxy))、ALCVD (原子层化学气相沉积)、循环气相沉积等。这些方法的关键特征是使沉积表面相继暴露于前体和主要在沉积表面上的前体生长反应。膜可通过ALD法而生长，这是通过如下进行的重复数次脉冲顺序，该脉冲顺序包括上述包含前体材料的脉冲和清洗期。该顺序一也被称为“ALD循环”一的重复次数取决于膜或涂层的目标厚度。适于实施ALD方法或ALD类方法的多种不同设备被公开于现有技术。例如，US专利6824816公开了通过ALD沉积贵金属薄膜的方法，US专利6174377和4389973描述了ALD沉积装置。总体上对ALD基础的良好评述在下列书本中T. Suntola等的Atomic LayerEpi-taxy,T.，Blackie and Son Ltd.，Glasgow, 1990。现有技术公开了广泛范围的可通过在ALD方法或ALD类方法中使基底表面交替暴露于不同化学剂而合成和沉积在基底上的材料。然而，利用ALD还未证明深色的光吸收氧化物膜具有导电性。例如，透明的传导性氧化物(TC0)，例如Ζη0:Α1和In2O3: Sn，之前已应用ALD而得到沉积。但是，即使这些氧化物膜具有传导性，其在可见波长范围仍是基本透明的。US专利7270895公开了具有深色涂层的产品。该公开中公开的形成涂层的方法是阴极电弧蒸镀(CAE)、溅射和PVD。这些涂布方法的问题是其均匀和均质涂布非平面表面和具有复杂形状的基底的能力不佳。这特别是在欲使涂层在基底整个表面上提供均匀的特定外观的装饰性应用中是不利的。氧化铬，Cr2O3，是公知的可呈现深灰色调的材料。该材料已被广泛应用，并且氧化铬的制备方法被公开于例如US专利7147794。沉积氧化铬的方法不能在非平面表面——例如具有复杂形状的三维(3D)物体的非平面表面——上生成具有均匀厚度和均匀光学性质的膜。铬和氧化铬材料还具有进一步的关于铬变应原发性(allergenic properties)的缺陷。专利技术人已确认需要即使作为相对薄的膜仍具高吸收性一即，显深色一和具有导电性的氧化物膜材料，以及需要即使在不同形状的3D物体的非平面表面上仍能够共形地形成具有良好厚度均匀性的这种材料的方法。专利技术目的 本专利技术的目的是通过提供新型的在基底表面上制备导电性氧化物膜的方法和新型导电性氧化物膜及其应用来解决现有技术中的上述技术问题。专利技术概述根据本专利技术所述的方法，其特征在于权利要求I所述。根据本专利技术所述的产物，其特征在于权利要求19所述。根据本专利技术所述的应用，其特征在于权利要求26或27所述。根据本专利技术所述在基底上形成导电性氧化物膜的方法包括如下步骤将基底置于反应空间中，在基底的沉积表面上形成预沉积物，和用化学剂处理该沉积表面。在基底的沉积表面上形成预沉积物的步骤包括在沉积表面上形成过渡金属氧化物的预沉积物，随后清洗反应空间，用化学剂处理沉积表面的步骤包括用包含第一金属的有机金属化学剂处理沉积表面，使得至少部分有机金属化学剂与至少部分预沉积物发生反应，随后清洗反应空间，形成包含氧、第一金属和过渡金属的氧化物；形成预沉积物和处理沉积表面的步骤交替重复以使导电性氧化物膜在基底上形成。根据本专利技术所述的导电性氧化物膜包含氧、第一金属和过渡金属。膜通过如下形成在基底的沉积表面上形成过渡金属氧化物的预沉积物，随后清洗反应空间，并用包含第一金属的有机金属化学剂处理沉积表面，使得至少部分有机金属化学剂与至少部分预沉积物发生反应，随后清洗反应空间，形成包含氧、第一金属和过渡金属的氧化物。形成预沉积物和处理沉积表面的步骤交替重复以使导电性氧化物膜在基底上形成。要强调的是，本说明书中的表述“导电性”应被理解为意指膜不具有电绝缘性的性质。即，除非另外说明，本说明书中的表述“导电性”应被理解为包括半导体膜和导体膜。要强调的是，本说明书中的表述“沉积物”应被理解为意指极少量材料，例如意指具有几个单层以下的厚度的层，其中原子不可组织为特定相以使本专利技术的优势可实现。观察到，仅在形成预沉积物和用有机金属化学剂处理沉积表面的步骤交替重复以使导电性氧化物膜在基底上形成时，该材料膜才具有有利的性质。因此表述“膜”应被理解为这样的结构其中材料的体积足以使膜中的原子能够组织为具有令人惊讶的优点的相。显然，但还要强调的是，“形成预沉积物”和“处理沉积表面”的步骤不必连续地进行，而根据本专利技术所述的方法可在形成预沉积物和处理沉积表面之间包括其他步骤。“形成预沉积物”和“处理沉积表面”之间的其他步骤可包括例如使其他材料的沉积物在沉积表面上生长(grow)，使得预沉积物与有机金属化学剂的反应不被完全阻止。形成预沉积物和处理沉积表面的步骤交替进行，即这些步骤在时间上不明显重叠。这意味着，负责使预沉积物生长的化学剂与负责处理沉积表面的化学剂——即有机金属化学剂一不同时大量存在于同一空间。因此预沉积物的形成过程不明显影响对沉积表面的处理过程，反之亦然。但鉴于本说明书，对于技术人员显而易见的是，在上述两个步骤例如在同一反应空间中进行的情况下，前步骤剩余的化学剂可长时间存在于反应空间中。这些剩余物可能在一定程度上影响后续的过程步骤，即使这些步骤不在时间上明显重叠。在这种情况下，两个步骤的交替意为确保控制氧化物膜形成的化学反应主要发生于沉积表面上或接近沉积表面，而不是在更远离沉积表面的气相中。除非另外说明，该限定也适于本说明书所论述意图交替进行的其他过程步骤。在本专利技术一个实施方式中，形成过渡金属氧化物的预沉积物包括任何顺序的下列交替步骤a)使基底的沉积表面暴露于含氧化学剂，使得至少部分含氧化学剂吸附在沉积表面上，并随后清洗反应空间jPb)使基底的沉积表面暴露于过渡金属化学剂，使得至少部分过渡金属化学剂吸附在沉积表面上，并随后清洗反应空间。在本专利技术一个实施方式中，用有机金属化学剂处理沉积表面包括c)使基底的沉积表面暴露于有机金属化学剂，使得至少部分有机金属化学剂吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：J·毛拉，
申请(专利权)人：贝尼科公司，
类型：发明
国别省市：