專利名稱：一種透明導(dǎo)電薄膜制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，特別是涉及一種利用受約束陰極電弧放電 制備AZO(摻鋁氧化鋅)薄膜的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)中，透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)用途廣泛，尤其是作為透明電極，是各 種平板、液晶顯示器和薄膜太陽能電池等生產(chǎn)不可或缺的重要原材料；由于具有低輻射、熱 反射、防靜電、電磁屏蔽等功能，可廣泛應(yīng)用于建筑、儀器儀表等領(lǐng)域；另外，還可以用做發(fā) 熱面板、氣敏傳感器、隱身材料等。應(yīng)用于平板顯示器件透明電極的TCO薄膜主要是ITO(In2O3 = Sn)薄膜。但是，1、 由于In2O3價格昂貴，導(dǎo)致ITO薄膜生產(chǎn)成本很高；2、In材料有毒，在制備和應(yīng)用過程中對 人體有害；3、ITO成膜過程中，Sn容易滲入到襯底內(nèi)部，毒化襯底材料，嚴(yán)重影響顯示器件 等產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，隨著新一代透明導(dǎo)電ΑΖ0(Ζη0:Α1)薄膜技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展、成熟，AZO 薄膜的應(yīng)用將飛速發(fā)展。與ITO膜相比，AZO薄膜的原材料成本只有ITO的1/100左右，而 AZO(摻鋁氧化鋅)薄膜的光學(xué)透過、導(dǎo)電等性能接近或超越ITO薄膜的性能。當(dāng)前，AZO (摻鋁氧化鋅)膜最常用的工業(yè)制備方法為磁控濺射，一般利用AZO材 料作為靶材，包括直流濺射、中頻濺射等。磁控濺射沉積AZO薄膜，對設(shè)備、原材料、工藝參 數(shù)等要求極高，否則無法獲得合格的AZO薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種真空鍍膜設(shè)備與工藝技術(shù)在玻璃或者其它基片上沉積 AZO(摻鋁氧化鋅)薄膜。具體為可以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的新型約束陰極電弧放電制備AZO薄 膜的方法。利用該方法生產(chǎn)AZO膜具有設(shè)備簡單、工藝穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)、生產(chǎn)效率高、成本 低、可實現(xiàn)低溫沉積、可在柔性襯底及不耐熱基片上沉積等諸多優(yōu)點(diǎn)，有望成為新一代規(guī)模 生產(chǎn)AZO薄膜的主要方法。自從王殿儒教授發(fā)明多弧離子鍍技術(shù)以來，多弧離子鍍得到廣泛應(yīng)用，本技術(shù)基 礎(chǔ)為多弧離子鍍技術(shù)。所使用的設(shè)備是在傳統(tǒng)多弧離子鍍膜設(shè)備基礎(chǔ)上，針對AZO (摻鋁氧化鋅)靶材特 點(diǎn)，為了消除大顆粒沉積等而采取了多種措施。具體措施如下，1、靶材。利用Cu作為基板，將AZO(摻鋁氧化鋅)靶材焊接在Cu 板上完成；2、擋板。在陰極弧源前方10-20cm處，加裝網(wǎng)狀擋板，作為輔助陽極及大顆粒蒸 發(fā)物過濾網(wǎng)；3、其它。在上述設(shè)備條件下，完成AZO(摻鋁氧化鋅)鍍膜的工藝參數(shù)為極限真空、 <7X10_3Pa ；工作氣體、氬氣和氧氣，其中Ar/02 = 10 (1-5)；工作壓強(qiáng)、(1-10) X KT1Pa ； 沉積環(huán)境溫度、50-350 V ；基片到陰極弧源間距、20-60cm ；沉積時間、5-60min。進(jìn)一步，我們發(fā)明了專門應(yīng)用于AZO(摻鋁氧化鋅)的多弧鍍膜生產(chǎn)線設(shè)備，包括連續(xù)生產(chǎn)線和單爐鍍膜設(shè)備。所設(shè)計、制造的單爐設(shè)備特征為單個腔室、多個弧源，弧源在腔室的側(cè)壁上按照 螺旋式或者交錯排布，根據(jù)所鍍基片面積可以安裝1個到數(shù)十個弧源；基片固定在基片架 上，在腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)。所設(shè)計、制造的連續(xù)生產(chǎn)線特征為核心組成為多弧鍍膜室，鍍膜室內(nèi)，多個弧源 安裝螺旋、交錯分布安裝在單側(cè)或者雙側(cè)，用以完成單面或者雙面鍍膜；基片可以在一條傳 送帶上連續(xù)運(yùn)動，進(jìn)出多弧鍍膜室；在多弧鍍膜室前后，有用于保護(hù)鍍膜室真空、離子清洗 基片、加熱或冷卻基片的真空室。


圖1、靶材特征圖。圖中，1 :AZ0(摻鋁氧化鋅)靶材；2、AZ0與Cu基板連接體；3、 Cu基板AZ0(摻鋁氧化鋅)靶材1為圓柱體，直徑與傳統(tǒng)多弧源靶材直徑相同，厚度 10-30mm ；利用焊接、螺紋連接、或者螺栓連接技術(shù)2 ；與Cu基板3連接在一起；Cu基板下部 加工有螺紋等，與多弧源通過螺紋連接在一起。圖2、擋板特征圖。圖中，1 多弧源；2 擋板；3 蒸發(fā)大顆粒；4 蒸發(fā)小粒子。從多弧源1蒸發(fā)出來的粒子，有大顆粒3、小粒子4等，通過擋板2時，大顆粒3被 阻擋無法穿過，只有小粒子穿過并沉積在基片上。圖3、AZ0(摻鋁氧化鋅)薄膜光學(xué)透過率圖。圖中，橫軸為波長，縱軸為透過率。從圖中可知，AZ0(摻鋁氧化鋅)薄膜在可見光區(qū)的透過率超過88%。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1 公司專用實驗機(jī)，AZ0(摻鋁氧化鋅)材料制備的多弧靶如圖1所示；玻璃基片，經(jīng) 過酒精超聲清洗、烘干后使用；在基片與陰極弧源之間，安裝有擋板如圖2 ；基片到陰極弧 源的間距為35cm ；鍍膜工藝為沉積溫度、180°C;極限真空、< 7X 10_3Pa ；工作氣體、氬氣和 氧氣，其中Ar/02 = 10 1 ；工作壓強(qiáng)、eXlO—ipa;沉積時間、15min。光學(xué)、電學(xué)性能分析表 明，所得AZ0薄膜在可見光區(qū)的透過率超過88% (圖3)，方塊電阻小于30 Q / 口。
權(quán)利要求
一種AZO(摻鋁氧化鋅)薄膜制備方法，其特征在于采用了AZO材料作為靶材及消滴的多弧離子鍍技術(shù)、在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下得到性能優(yōu)越的AZO薄膜
2.如權(quán)利要求1所述的消滴的多弧離子鍍技術(shù)，其特征為，在多弧離子源前方加有擋板
3.如權(quán)利要求1所述，多弧源采用的靶材為將AZ0(摻鋁氧化鋅)靶材透過焊接、鑲嵌 或其它方式連接在Cu基板上而成
4.如權(quán)利1要求所述，所采取的工藝條件為極限真空、<7X10_3Pa ；工作氣體、氬氣 和氧氣，其中Ar/02 = 10 (1-10)；工作壓強(qiáng)、(1-10)\10-中￡1;沉積環(huán)境溫度、50-450°C ； 基片到陰極弧源間距、20-200cm ；沉積時間、5-60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，不僅是AZ0(摻鋁氧化鋅)膜，以其它透明導(dǎo)電材料為靶材、利 用多弧離子鍍技術(shù)、在任何基片上制備透明導(dǎo)電薄膜，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述，任何專用于TC0(透明導(dǎo)電氧化物)膜制備的多弧離子鍍膜設(shè) 備，無論大小，包括連續(xù)、半連續(xù)、以及單室鍍膜設(shè)備，均在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用多弧離子鍍技術(shù)制備AZO(摻鋁氧化鋅)薄膜的方法。利用AZO材料作為靶材、采用消滴的多弧離子鍍技術(shù)，在玻璃、塑料或其它基底上沉積得到光學(xué)、電學(xué)、結(jié)合力等優(yōu)異的AZO薄膜。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能優(yōu)異的AZO薄膜制備方法。
文檔編號C23C14/54GK101864557SQ20091026618
公開日2010年10月20日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者楊武保, 王殿儒, 金佑民 申請人:北京振濤國際鈦金技術(shù)有限公司