一种夹层结构透明导电薄膜及其制备方法
一种夹层结构透明导电薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及功能薄膜材料的技术领域，特别是设及一种夹层结构透明导电薄膜及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 透明导电氧化物(TC0)薄膜由于具有高的可见光透射率和低的电阻率，在抗静电 涂层、防结冰装置、太阳能电池、触摸显示屏、平板显示、发热器、光学涂层W及透明光电子 等方面具有广阔的发展前景。目前，应用最广的透明导电氧化物薄膜为铜系氧化物（IT0)薄 膜，其综合光电性能优异，应用最为广泛，但是铜有毒，且存在价格昂贵，稳定性差，在氨等 离子体气氛中容易被还原等问题，因此人们力图寻找一种价格低廉且性能优异的IT0替换 材料。
[0003] 超薄导电金属层也可W作为透明导电膜，但目前能应用的只有金、银和销等电阻 率低且化学稳定性好的贵金属，但金和销成本昂贵，限制了其应用。
[0004] 现有技术中的透明导电薄膜，多为单层结构的透明导电薄膜，运种单层结构的透 明导电薄膜，存在电阻率高、厚度不够薄、化学稳定性差的缺陷，并且运种单层结构的透明 导电薄膜与衬底之间的吸附性不够强，导致不利于实际生产。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种成本低、电阻率 低、厚度薄、化学稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的夹层结构透明导电薄膜。
[0006] 本发明的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种成本低、电阻率 低、厚度薄、化学稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的夹层结构透明导电薄膜的制备方 法。
[0007] 为达到上述目的之一，本发明通过W下技术方案来实现。
[000引提供一种夹层结构透明导电薄膜，所述透明导电薄膜为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层 结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。
[0009] 每层所述BaSn化薄膜层的厚度均为lOnm~lOOnm，所述Cu薄膜层的厚度为化m~ 20nm。
[0010] 优选的，每层所述BaSn〇3薄膜层的厚度均为30nm~50nm，所述Cu薄膜层的厚度为 8nm~llnm〇
[0011] 为达到上述目的之二，本发明通过W下技术方案来实现。
[0012] 提供一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将化Sn〇3祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内； 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气或者氣气作 为瓣射气体用W瓣射BaSn化祀材，在一定的瓣射功率下在衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜 层； 步骤Ξ，在一定的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在一定的瓣射功率下在步骤Ξ得到的Cu薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹 层结构透明导电薄膜。
[0013] 上述技术方案中，所述步骤一中，所述BaSn〇3祀材和所述Cu祀材的纯度均为 99.99%〇
[0014] 上述技术方案中，所述步骤二中，所述磁控瓣射系统的真空度为0.1 X l(T3Pa~1.0 X10-3 化。
[0015] 上述技术方案中，所述步骤二中，所述氣氧混合气中，氧气和氣气的摩尔比为0. ^ 0.5:1;所述氣氧混合气或者氣气的压强为0.3 Pa~3 Pa。
[0016] 上述技术方案中，所述步骤二中，所述衬底为玻璃衬底、石英衬底或蓝宝石衬底。
[0017] 上述技术方案中，所述步骤二、步骤Ξ和步骤四中，所述瓣射功率均为30W~100W。 [001引上述技术方案中，所述BaSn化祀材和所述Cu祀材分别与所述衬底之间的距离为 30mm~lOOmm。
[0019] 本发明的有益效果： (1)本发明提供的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本发明制得的一种夹层结构透明导电薄 膜的导电性能好，且电阻率低至5Χ10Λ
[0020] (2)本发明提供的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构， 由于BaSn化薄膜层相对于现有技术中的化Sn化薄膜层(Zn为易挥发元素），不含易挥发元素， 因此，使得该夹层结构透明导电薄膜的化学稳定性好，且BaSn化薄膜层相对于现有技术中 的化Sn化薄膜层的透光性更好，因此，使得该夹层结构透明导电薄膜的透射率高。
[0021] (3)本发明提供的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，具有制备方法简单，生 产成本低，且能够适用于大规模生产的特点。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的一种夹层结构透明导电薄膜的透射率图。图1中，在波长为400皿~ 800nm范围内，本发明的一种夹层结构透明导电薄膜的透射率为70%~90%。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，W下结合 附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024] 实施例1。
[0025] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为50nm，Cu薄膜层的厚度为13nm。
[0026] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在60W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为〇.5Xl(T 3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为0.3:1，氣氧混合气的压强为1.5 Pa;本实施例中，BaSn〇3祀材和Cu祀材分别与 玻璃衬底之间的距离为60mm; 步骤Ξ，在60W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在60W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0027] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为7 Ω/Π 。
[0028] 实施例2。
[0029] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为10皿，Cu薄膜层的厚度为10皿。
[0030] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在30W的瓣射功率下在石英衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为0.1 X l(T3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为0.5 :1，氣氧混合气的压强为0.3 Pa;本实施例中，BaSn〇3祀材和Cu祀材分别与 石英衬底之间的距离为30mm; 步骤Ξ，在30W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在30W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0031 ]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为9 Ω/Π 。
[0032]实施例3。
[0033]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为50nm，Cu薄膜层的厚度为lOnm。
[0034]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在100W的瓣射功率下在蓝宝石衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层； 本实施例中，磁控瓣射系统的真空度为1.0 X l(T3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣 气的摩尔比为0.1:1，氣氧混合气的压强为3 Pa;本实施例中，BaSn〇3祀材和Cu祀材分别与 蓝宝石衬底之间的距离为100mm; 步骤Ξ，在100W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在100W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的Cu薄膜层上瓣射BaSn化薄膜 层，制得夹 层结构透明导电薄膜。
[0035]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为10 Ω/Π 。
[0036] 实施例4。
[0037]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为30nm，Cu薄膜层的厚度为lOnm。
[0038]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在40W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为〇.3Xl(T 3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为〇.4:1，氣氧混合气的压强为1?曰;本实施例中，8曰511〇3祀材和加祀材分别与玻璃 衬底之间的距离为40mm; 步骤Ξ，在40W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在40W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0039]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为13 Ω/Π 。
[0040] 实施例5。
[0041 ]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为100nm，Cu薄膜层的厚度为20nm。
[0042]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣气作为瓣射气体用W 瓣射BaSn化祀材，在80W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本实施例 中，磁控瓣射系统的真空度为0.8 X l(T3Pa;本实施例中，氣气的压强为2Pa;本实施例中， BaSn化祀材和Cu祀材分别与玻璃衬底之间的距离为80mm; 步骤Ξ，在80W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在80W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0043]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。
[0044] 实施例6。
[0045]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为50nm，Cu薄膜层的厚度为3nm。
[0046]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在80W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为〇.8Xl(T 3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为〇.2:1，氣氧混合气的压强为2?曰;本实施例中，8曰511〇3祀材和加祀材分别与玻璃 衬底之间的距离为80mm; 步骤Ξ，在80W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在80W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0047]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。
[004引电阻率实验： 本发明的一种夹层结构透明导电薄膜，通过改变每层BaSn化薄膜层的厚度，及改变Cu 薄膜层的厚度，而使得所制备的夹层结构透明导电薄膜的电阻率不同。具体的实验数据见 表1。
[0049] 表1 BaSn化薄膜层和化薄膜层的不同厚度对应不同的方块电阻的数据表
由表1可知，通过控制每层BaSn化薄膜层的厚度及控制化薄膜层的厚度，能够使得所制 备的夹层结构透明导电薄膜具有不同的方块电阻，其中，本发明制得的一种夹层结构透明 导电薄膜，方块电阻最低为7 Ω/□，表明本发明的一种夹层结构透明导电薄膜的导电性能 好、电阻率低。
[0050] 最后应当说明的是，W上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护 范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理 解，可W对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和 范围。
【主权项】
1. 一种夹层结构透明导电薄膜，其特征在于:所述透明导电薄膜为BaSn〇3/Cu/BaSn〇3的 夹层结构，即包括依次层叠的BaSn〇3薄膜层、Cu薄膜层和BaSn〇3薄膜层。2. 根据权利要求1所述的一种夹层结构透明导电薄膜，其特征在于:每层所述BaSn03薄 膜层的厚度均为l〇nm~lOOnm，所述Cu薄膜层的厚度为3nm~20nm。3. 根据权利要求2所述的一种夹层结构透明导电薄膜，其特征在于:每层所述BaSn03薄 膜层的厚度均为30nm~50nm，所述Cu薄膜层的厚度为8nm~llnm。4. 权利要求1至3任意一项所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在 于:它包括以下步骤： 步骤一，将BaSn03靶材和Cu靶材装入磁控溅射系统的腔体内； 步骤二，将磁控溅射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氩氧混合气或者氩气作 为派射气体用以派射BaSn〇3革E1材，在一定的派射功率下在衬底上进行沉积得到BaSn〇3薄膜 层； 步骤三，在一定的溅射功率下在步骤二得到的BaSn03薄膜层上溅射Cu薄膜层； 步骤四，在一定的溅射功率下在步骤三得到的Cu薄膜层上溅射BaSn03薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。5. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤一中，所述BaSn03靶材和所述Cu靶材的纯度均为99.99%。6. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二中，所述磁控溅射系统的真空度为〇. 1X10-3Pa~1.0X10-3Pa。7. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二中，所述氩氧混合气中，氧气和氩气的摩尔比为0.1~0.5:1;所述氩氧混合气或者所述 氩气的压强为0.3Pa~3Pa。8. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二中，所述衬底为玻璃衬底、石英衬底或蓝宝石衬底。9. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二、步骤三和步骤四中，所述溅射功率均为30W~100W。10. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述 BaSn〇3革E材和所述Cu革E材分别与所述衬底之间的距离为30mm~100mm。
【专利摘要】本发明涉及功能薄膜材料的技术领域，特别是涉及一种夹层结构透明导电薄膜及其制备方法，该透明导电薄膜为BaSnO3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，即包括依次层叠的BaSnO3薄膜层、Cu薄膜层和BaSnO3薄膜层。该夹层结构透明导电薄膜的制备方法包括：步骤一，将BaSnO3靶材和Cu靶材装入磁控溅射系统的腔体内；步骤二，在衬底上进行沉积得到BaSnO3薄膜层；步骤三，在BaSnO3薄膜层上溅射Cu薄膜层；步骤四，在Cu薄膜层上溅射BaSnO3薄膜层，制得夹层结构透明导电薄膜。该夹层结构透明导电薄膜具有成本低、电阻率低、导电性能好、厚度薄、化学稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。
【IPC分类】B32B15/20, C23C14/18, H01B5/14, C23C14/35, B32B15/04, C23C14/08
【公开号】CN105489270
【申请号】CN201610036475
【发明人】吴木营, 何林, 杨雷
【申请人】东莞理工学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月20日
【技术领域】
[0001] 本发明设及功能薄膜材料的技术领域，特别是设及一种夹层结构透明导电薄膜及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 透明导电氧化物(TC0)薄膜由于具有高的可见光透射率和低的电阻率，在抗静电 涂层、防结冰装置、太阳能电池、触摸显示屏、平板显示、发热器、光学涂层W及透明光电子 等方面具有广阔的发展前景。目前，应用最广的透明导电氧化物薄膜为铜系氧化物（IT0)薄 膜，其综合光电性能优异，应用最为广泛，但是铜有毒，且存在价格昂贵，稳定性差，在氨等 离子体气氛中容易被还原等问题，因此人们力图寻找一种价格低廉且性能优异的IT0替换 材料。
[0003] 超薄导电金属层也可W作为透明导电膜，但目前能应用的只有金、银和销等电阻 率低且化学稳定性好的贵金属，但金和销成本昂贵，限制了其应用。
[0004] 现有技术中的透明导电薄膜，多为单层结构的透明导电薄膜，运种单层结构的透 明导电薄膜，存在电阻率高、厚度不够薄、化学稳定性差的缺陷，并且运种单层结构的透明 导电薄膜与衬底之间的吸附性不够强，导致不利于实际生产。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种成本低、电阻率 低、厚度薄、化学稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的夹层结构透明导电薄膜。
[0006] 本发明的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种成本低、电阻率 低、厚度薄、化学稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的夹层结构透明导电薄膜的制备方 法。
[0007] 为达到上述目的之一，本发明通过W下技术方案来实现。
[000引提供一种夹层结构透明导电薄膜，所述透明导电薄膜为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层 结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。
[0009] 每层所述BaSn化薄膜层的厚度均为lOnm~lOOnm，所述Cu薄膜层的厚度为化m~ 20nm。
[0010] 优选的，每层所述BaSn〇3薄膜层的厚度均为30nm~50nm，所述Cu薄膜层的厚度为 8nm~llnm〇
[0011] 为达到上述目的之二，本发明通过W下技术方案来实现。
[0012] 提供一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将化Sn〇3祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内； 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气或者氣气作 为瓣射气体用W瓣射BaSn化祀材，在一定的瓣射功率下在衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜 层； 步骤Ξ，在一定的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在一定的瓣射功率下在步骤Ξ得到的Cu薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹 层结构透明导电薄膜。
[0013] 上述技术方案中，所述步骤一中，所述BaSn〇3祀材和所述Cu祀材的纯度均为 99.99%〇
[0014] 上述技术方案中，所述步骤二中，所述磁控瓣射系统的真空度为0.1 X l(T3Pa~1.0 X10-3 化。
[0015] 上述技术方案中，所述步骤二中，所述氣氧混合气中，氧气和氣气的摩尔比为0. ^ 0.5:1;所述氣氧混合气或者氣气的压强为0.3 Pa~3 Pa。
[0016] 上述技术方案中，所述步骤二中，所述衬底为玻璃衬底、石英衬底或蓝宝石衬底。
[0017] 上述技术方案中，所述步骤二、步骤Ξ和步骤四中，所述瓣射功率均为30W~100W。 [001引上述技术方案中，所述BaSn化祀材和所述Cu祀材分别与所述衬底之间的距离为 30mm~lOOmm。
[0019] 本发明的有益效果： (1)本发明提供的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本发明制得的一种夹层结构透明导电薄 膜的导电性能好，且电阻率低至5Χ10Λ
[0020] (2)本发明提供的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构， 由于BaSn化薄膜层相对于现有技术中的化Sn化薄膜层(Zn为易挥发元素），不含易挥发元素， 因此，使得该夹层结构透明导电薄膜的化学稳定性好，且BaSn化薄膜层相对于现有技术中 的化Sn化薄膜层的透光性更好，因此，使得该夹层结构透明导电薄膜的透射率高。
[0021] (3)本发明提供的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，具有制备方法简单，生 产成本低，且能够适用于大规模生产的特点。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的一种夹层结构透明导电薄膜的透射率图。图1中，在波长为400皿~ 800nm范围内，本发明的一种夹层结构透明导电薄膜的透射率为70%~90%。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，W下结合 附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024] 实施例1。
[0025] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为50nm，Cu薄膜层的厚度为13nm。
[0026] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在60W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为〇.5Xl(T 3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为0.3:1，氣氧混合气的压强为1.5 Pa;本实施例中，BaSn〇3祀材和Cu祀材分别与 玻璃衬底之间的距离为60mm; 步骤Ξ，在60W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在60W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0027] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为7 Ω/Π 。
[0028] 实施例2。
[0029] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为10皿，Cu薄膜层的厚度为10皿。
[0030] 本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在30W的瓣射功率下在石英衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为0.1 X l(T3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为0.5 :1，氣氧混合气的压强为0.3 Pa;本实施例中，BaSn〇3祀材和Cu祀材分别与 石英衬底之间的距离为30mm; 步骤Ξ，在30W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在30W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0031 ]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为9 Ω/Π 。
[0032]实施例3。
[0033]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为50nm，Cu薄膜层的厚度为lOnm。
[0034]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在100W的瓣射功率下在蓝宝石衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层； 本实施例中，磁控瓣射系统的真空度为1.0 X l(T3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣 气的摩尔比为0.1:1，氣氧混合气的压强为3 Pa;本实施例中，BaSn〇3祀材和Cu祀材分别与 蓝宝石衬底之间的距离为100mm; 步骤Ξ，在100W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在100W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的Cu薄膜层上瓣射BaSn化薄膜 层，制得夹 层结构透明导电薄膜。
[0035]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为10 Ω/Π 。
[0036] 实施例4。
[0037]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为30nm，Cu薄膜层的厚度为lOnm。
[0038]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在40W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为〇.3Xl(T 3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为〇.4:1，氣氧混合气的压强为1?曰;本实施例中，8曰511〇3祀材和加祀材分别与玻璃 衬底之间的距离为40mm; 步骤Ξ，在40W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在40W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0039]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。其中，本实施例制得的一种夹层结构透明导电 薄膜的方块电阻为13 Ω/Π 。
[0040] 实施例5。
[0041 ]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为100nm，Cu薄膜层的厚度为20nm。
[0042]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣气作为瓣射气体用W 瓣射BaSn化祀材，在80W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本实施例 中，磁控瓣射系统的真空度为0.8 X l(T3Pa;本实施例中，氣气的压强为2Pa;本实施例中， BaSn化祀材和Cu祀材分别与玻璃衬底之间的距离为80mm; 步骤Ξ，在80W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在80W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0043]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn化/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。
[0044] 实施例6。
[0045]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，透明导电薄膜为BaSn化/化/BaSnO-3的夹 层结构，即包括依次层叠的BaSn化薄膜层、加薄膜层和BaSn化薄膜层。本实施例中，每层 BaSn化薄膜层的厚度均为50nm，Cu薄膜层的厚度为3nm。
[0046]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，它包括W下步骤： 步骤一，将BaSn化祀材和化祀材装入磁控瓣射系统的腔体内；其中，BaSn〇3祀材和所述 Cu祀材的纯度均为99.99%; 步骤二，将磁控瓣射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氣氧混合气作为瓣射气 体用W瓣射BaSn化祀材，在80W的瓣射功率下在玻璃衬底上进行沉积得到BaSn化薄膜层;本 实施例中，磁控瓣射系统的真空度为〇.8Xl(T 3Pa;本实施例中，氣氧混合气中，氧气和氣气 的摩尔比为〇.2:1，氣氧混合气的压强为2?曰;本实施例中，8曰511〇3祀材和加祀材分别与玻璃 衬底之间的距离为80mm; 步骤Ξ，在80W的瓣射功率下在步骤二得到的化Sn化薄膜层上瓣射化薄膜层； 步骤四，在80W的瓣射功率下在步骤Ξ得到的化薄膜层上瓣射BaSn化薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。
[0047]本实施例的一种夹层结构透明导电薄膜，为BaSn〇3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，由于 BaSn03是一种典型的立方巧铁矿结构氧化物，且为η型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为 3.4eV，另外，由于Cu的价格相对于金、银和销等金属价格低廉，因此，该夹层结构透明导电 薄膜相对于现有技术中的单层结构的透明导电薄膜，具有成本低、电阻率低、厚度薄、化学 稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。
[004引电阻率实验： 本发明的一种夹层结构透明导电薄膜，通过改变每层BaSn化薄膜层的厚度，及改变Cu 薄膜层的厚度，而使得所制备的夹层结构透明导电薄膜的电阻率不同。具体的实验数据见 表1。
[0049] 表1 BaSn化薄膜层和化薄膜层的不同厚度对应不同的方块电阻的数据表
由表1可知，通过控制每层BaSn化薄膜层的厚度及控制化薄膜层的厚度，能够使得所制 备的夹层结构透明导电薄膜具有不同的方块电阻，其中，本发明制得的一种夹层结构透明 导电薄膜，方块电阻最低为7 Ω/□，表明本发明的一种夹层结构透明导电薄膜的导电性能 好、电阻率低。
[0050] 最后应当说明的是，W上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护 范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理 解，可W对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和 范围。
【主权项】
1. 一种夹层结构透明导电薄膜，其特征在于:所述透明导电薄膜为BaSn〇3/Cu/BaSn〇3的 夹层结构，即包括依次层叠的BaSn〇3薄膜层、Cu薄膜层和BaSn〇3薄膜层。2. 根据权利要求1所述的一种夹层结构透明导电薄膜，其特征在于:每层所述BaSn03薄 膜层的厚度均为l〇nm~lOOnm，所述Cu薄膜层的厚度为3nm~20nm。3. 根据权利要求2所述的一种夹层结构透明导电薄膜，其特征在于:每层所述BaSn03薄 膜层的厚度均为30nm~50nm，所述Cu薄膜层的厚度为8nm~llnm。4. 权利要求1至3任意一项所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在 于:它包括以下步骤： 步骤一，将BaSn03靶材和Cu靶材装入磁控溅射系统的腔体内； 步骤二，将磁控溅射系统的腔体抽至一定的真空度，然后使用氩氧混合气或者氩气作 为派射气体用以派射BaSn〇3革E1材，在一定的派射功率下在衬底上进行沉积得到BaSn〇3薄膜 层； 步骤三，在一定的溅射功率下在步骤二得到的BaSn03薄膜层上溅射Cu薄膜层； 步骤四，在一定的溅射功率下在步骤三得到的Cu薄膜层上溅射BaSn03薄膜层，制得夹层 结构透明导电薄膜。5. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤一中，所述BaSn03靶材和所述Cu靶材的纯度均为99.99%。6. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二中，所述磁控溅射系统的真空度为〇. 1X10-3Pa~1.0X10-3Pa。7. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二中，所述氩氧混合气中，氧气和氩气的摩尔比为0.1~0.5:1;所述氩氧混合气或者所述 氩气的压强为0.3Pa~3Pa。8. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二中，所述衬底为玻璃衬底、石英衬底或蓝宝石衬底。9. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述步 骤二、步骤三和步骤四中，所述溅射功率均为30W~100W。10. 根据权利要求4所述的一种夹层结构透明导电薄膜的制备方法，其特征在于:所述 BaSn〇3革E材和所述Cu革E材分别与所述衬底之间的距离为30mm~100mm。
【专利摘要】本发明涉及功能薄膜材料的技术领域，特别是涉及一种夹层结构透明导电薄膜及其制备方法，该透明导电薄膜为BaSnO3/Cu/BaSnO-3的夹层结构，即包括依次层叠的BaSnO3薄膜层、Cu薄膜层和BaSnO3薄膜层。该夹层结构透明导电薄膜的制备方法包括：步骤一，将BaSnO3靶材和Cu靶材装入磁控溅射系统的腔体内；步骤二，在衬底上进行沉积得到BaSnO3薄膜层；步骤三，在BaSnO3薄膜层上溅射Cu薄膜层；步骤四，在Cu薄膜层上溅射BaSnO3薄膜层，制得夹层结构透明导电薄膜。该夹层结构透明导电薄膜具有成本低、电阻率低、导电性能好、厚度薄、化学稳定性好、且与衬底之间的吸附性强的优点。
【IPC分类】B32B15/20, C23C14/18, H01B5/14, C23C14/35, B32B15/04, C23C14/08
【公开号】CN105489270
【申请号】CN201610036475
【发明人】吴木营, 何林, 杨雷
【申请人】东莞理工学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月20日
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