本發(fā)明涉及導(dǎo)電材料領(lǐng)域，具體涉及一種采用沉積法在硅基底上制備氧化鈦薄膜的方法。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電薄膜是一種兼?zhèn)涓邔?dǎo)電及可見光波段高透明特性的基礎(chǔ)光電材料，廣泛應(yīng)用于顯示器、發(fā)光器件、太陽能電池、傳感器、柔性觸摸屏等光電顯示領(lǐng)域，具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用前景。
染料敏化太陽能電池由光陽極、染料、電解質(zhì)和對(duì)電極四部分組成。其中，光陽極和對(duì)電極的基底材料都是透明導(dǎo)電玻璃。目前，常用的透明導(dǎo)電層主要為氧化銦錫（ito）和氟摻雜的氧化錫（fto）。fto是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的透明導(dǎo)電薄膜，制備工藝簡單、成熟，但是與ito相比導(dǎo)電率較低，ito是目前市場上需求量最大的透明導(dǎo)電薄膜，光電性能十分優(yōu)秀，但是銦會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，且價(jià)格昂貴，另外，ito還存在不耐高溫的缺點(diǎn)，從而限制了染料敏化太陽能的發(fā)展和應(yīng)用。透明導(dǎo)電層還被廣泛應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池、鈣鈦礦型太陽能電池和量子點(diǎn)敏化太陽能電池等。
在過往研究中，銦摻雜氧化錫(ito)和鋁摻雜氧化鋅（zao）已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。但上述材料仍存在較多局限:如銦元素是地球上的稀缺元素并具有一定毒性，折射率有限（均小于2）、在還原氣體氛圍中不夠穩(wěn)定等。與之相比，二氧化鈦具有極高的折射率（2.2-2.4，與硅膜相近）；和機(jī)械強(qiáng)度，穩(wěn)定的化學(xué)特性，高的介電常數(shù)等優(yōu)異性能，在半導(dǎo)體光電器件中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，近年來被著重研究過。因而二氧化鈦的透明導(dǎo)電薄膜近年來收到廣泛的關(guān)注。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)檢索，大多數(shù)技術(shù)是利用各類導(dǎo)電物質(zhì)制備的油墨涂布或者噴涂在柔性基底上制備成柔性透明導(dǎo)電薄膜，此類技術(shù)制備的透明導(dǎo)電薄膜，雖然具有較好的薄膜附著力，但光學(xué)透過率和導(dǎo)電性能仍然有待提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種采用沉積法在硅基底上制備氧化鈦薄膜的方法，本發(fā)明通過對(duì)硅基底表面進(jìn)行預(yù)處理可很好地提高其對(duì)導(dǎo)電溶膠的親和性能，使得噴涂過程中導(dǎo)電溶膠更加均勻的分布在硅基底表面，本發(fā)明采用原子層沉積方法，基于tio2自身的優(yōu)異的寬禁帶性能，采用能夠在較低溫度下能夠氣化的三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻作為鉻前驅(qū)體源，有效降低了實(shí)驗(yàn)條件和能耗，且原子層沉積工藝過程參數(shù)易于控制。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用沉積法在硅基底上制備氧化鈦薄膜的方法，該方法包括如下步驟：
（1）基底處理
用si(100)作基底，用酒精棉球反復(fù)輕輕擦洗襯底表面，以除去表面的有機(jī)物；
將擦洗過的基片放入裝有丙酮的燒杯中，在超聲清洗槽內(nèi)清洗10-15分鐘；
然后將基底放入到硝酸中靜置浸泡2-4h；
取出基底放入到去離子水中靜置2-3h，除去表面的硝酸；
放在通風(fēng)櫥中靜置晾干5-10h；
（2）采用四氯化鈦為鈦前驅(qū)體源，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻為鉻前驅(qū)體源，高純水為氧前驅(qū)體源，將上述基底加熱后，采用將前驅(qū)體源進(jìn)行沉積組合進(jìn)行多組循環(huán)后制備出需要的透明導(dǎo)電薄膜；
其中：
四氯化鈦和水在室溫下即可，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻需加熱至55℃；
所采用的沉積組合由n個(gè)tio2沉，n<35，摻雜1個(gè)cr摻雜沉積組成；即進(jìn)行n個(gè)tio2沉積組合后，引入1個(gè)cr摻雜沉積；
所進(jìn)行的tio2沉積是：當(dāng)沉積腔真空度在15pa以下時(shí)，向沉積腔體引入1個(gè)四氯化鈦脈沖，后采用高純氮?dú)馇逑闯练e腔；后引入1個(gè)水蒸汽脈沖進(jìn)行反應(yīng)形成單個(gè)tio2原子層與反應(yīng)殘留物，然后用高純氮?dú)馇逑闯练e腔；該過程中，四氯化鈦脈沖的持續(xù)時(shí)間為0.5s；氮?dú)馇逑磿r(shí)間5s；水蒸氣脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3s；氮?dú)鉀_洗時(shí)間2s；將該過程重復(fù)n次即可；
所進(jìn)行的cr摻雜沉積是：當(dāng)n個(gè)tio2沉積完成后；引入1個(gè)四氯化鈦脈沖，持續(xù)0.5s，用氮?dú)馇逑?s；后引入1個(gè)三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻脈沖；用高純氮?dú)馇逑闯燎缓?，再引?個(gè)水蒸氣脈沖進(jìn)行反應(yīng)；接著用高純氮?dú)馇逑闯练e腔，完成cr摻雜沉積；該過程中，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻脈沖的持續(xù)時(shí)間為0.5s，氮?dú)馇逑磿r(shí)間6s，水蒸氣脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3s，氮?dú)鉀_洗時(shí)間6s。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
用si(100)作基底，用酒精棉球反復(fù)輕輕擦洗襯底表面，以除去表面的有機(jī)物；將擦洗過的基片放入裝有丙酮的燒杯中，在超聲清洗槽內(nèi)清洗10分鐘；后將基底放入到硝酸中靜置浸泡2h；取出基底放入到去離子水中靜置2h，除去表面的硝酸；放在通風(fēng)櫥中靜置晾干5h。
采用四氯化鈦為鈦前驅(qū)體源，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻為鉻前驅(qū)體源，高純水為氧前驅(qū)體源，將上述基底加熱后，采用將前驅(qū)體源進(jìn)行沉積組合進(jìn)行多組循環(huán)后制備出需要的透明導(dǎo)電薄膜；
其中：
四氯化鈦和水在室溫下即可，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻需加熱至55℃。
所采用的沉積組合由n個(gè)tio2沉，n<35，摻雜1個(gè)cr摻雜沉積組成；即進(jìn)行n個(gè)tio2沉積組合后，引入1個(gè)cr摻雜沉積。
所進(jìn)行的tio2沉積是：當(dāng)沉積腔真空度在15pa以下時(shí)，向沉積腔體引入1個(gè)四氯化鈦脈沖，后采用高純氮?dú)馇逑闯练e腔；后引入1個(gè)水蒸汽脈沖進(jìn)行反應(yīng)形成單個(gè)tio2原子層與反應(yīng)殘留物，然后用高純氮?dú)馇逑闯练e腔；該過程中，四氯化鈦脈沖的持續(xù)時(shí)間為0.5s；氮?dú)馇逑磿r(shí)間5s；水蒸氣脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3s；氮?dú)鉀_洗時(shí)間2s；將該過程重復(fù)n次即可。
所進(jìn)行的cr摻雜沉積是：當(dāng)n個(gè)tio2沉積完成后；引入1個(gè)四氯化鈦脈沖，持續(xù)0.5s，用氮?dú)馇逑?s；后引入1個(gè)三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻脈沖；用高純氮?dú)馇逑闯燎缓?，再引?個(gè)水蒸氣脈沖進(jìn)行反應(yīng)；接著用高純氮?dú)馇逑闯练e腔，完成cr摻雜沉積；該過程中，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻脈沖的持續(xù)時(shí)間為0.5s，氮?dú)馇逑磿r(shí)間6s，水蒸氣脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3s，氮?dú)鉀_洗時(shí)間6s。
實(shí)施例二
用si(100)作基底，用酒精棉球反復(fù)輕輕擦洗襯底表面，以除去表面的有機(jī)物；將擦洗過的基片放入裝有丙酮的燒杯中，在超聲清洗槽內(nèi)清洗15分鐘；后將基底放入到硝酸中靜置浸泡4h；取出基底放入到去離子水中靜置3h，除去表面的硝酸；放在通風(fēng)櫥中靜置晾干10h。
采用四氯化鈦為鈦前驅(qū)體源，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻為鉻前驅(qū)體源，高純水為氧前驅(qū)體源，將上述基底加熱后，采用將前驅(qū)體源進(jìn)行沉積組合進(jìn)行多組循環(huán)后制備出需要的透明導(dǎo)電薄膜；
其中：
四氯化鈦和水在室溫下即可，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻需加熱至55℃。
所采用的沉積組合由n個(gè)tio2沉，n<35，摻雜1個(gè)cr摻雜沉積組成；即進(jìn)行n個(gè)tio2沉積組合后，引入1個(gè)cr摻雜沉積。
所進(jìn)行的tio2沉積是：當(dāng)沉積腔真空度在15pa以下時(shí)，向沉積腔體引入1個(gè)四氯化鈦脈沖，后采用高純氮?dú)馇逑闯练e腔；后引入1個(gè)水蒸汽脈沖進(jìn)行反應(yīng)形成單個(gè)tio2原子層與反應(yīng)殘留物，然后用高純氮?dú)馇逑闯练e腔；該過程中，四氯化鈦脈沖的持續(xù)時(shí)間為0.5s；氮?dú)馇逑磿r(shí)間5s；水蒸氣脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3s；氮?dú)鉀_洗時(shí)間2s；將該過程重復(fù)n次即可。
所進(jìn)行的cr摻雜沉積是：當(dāng)n個(gè)tio2沉積完成后；引入1個(gè)四氯化鈦脈沖，持續(xù)0.5s，用氮?dú)馇逑?s；后引入1個(gè)三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻脈沖；用高純氮?dú)馇逑闯燎缓?，再引?個(gè)水蒸氣脈沖進(jìn)行反應(yīng)；接著用高純氮?dú)馇逑闯练e腔，完成cr摻雜沉積；該過程中，三（乙基甲基氨基）叔丁酰胺鉻脈沖的持續(xù)時(shí)間為0.5s，氮?dú)馇逑磿r(shí)間6s，水蒸氣脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3s，氮?dú)鉀_洗時(shí)間6s。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。