本发明涉及导电薄膜制备,特别涉及一种银基复合透明导电薄膜及其制备方法。
背景技术:
1、透明导电薄膜具有高可见光透光率和低方阻的特点,使其在平板显示、太阳能电池、发光二极管、电致变色等领域有着广泛的应用。目前大规模商业化应用的透明导电薄膜主要为氧化铟锡(ito),但由于ito中含有大量稀缺元素铟,导致其成本较高。同时铟元素有毒,会对人体产生危害。同时要想获得良好电学和光学性能,ito需要经过高温晶化处理。再加上其具有一定的脆性,难以应用于柔性电子领域。因此目前有大量的研究来寻求替代ito透明导电薄膜。目前,研究者提出透明氧化物-金属-透明氧化物结构的三层复合透明导电薄膜,有望代替ito。该结构利用中间金属层的高电导率,使复合透明导电薄膜的方阻保持在较低值。同时通过调节透明氧化物和金属层的厚度,增强干涉效应,从而使透光率上升。而银(ag)是金属中导电性最好的材料,但其同样也吸收光,因此需要严格控制其厚度。然而由于ag膜的三维生长模式,当厚度低于8nm时,ag膜形成岛状,不连续,从而导致对载流子和光子的散射增加,使其方阻增大,透光率下降。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种银基复合透明导电薄膜及其制备方法,可以解决现有技术中银膜厚度过低时形成岛状,使的导电薄膜方阻增大、透光率下降的问题。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
3、第一方面,本发明提供一种银基复合透明导电薄膜的制备方法,包括以下步骤:
4、步骤1、清洗透明基底并放入已装好银靶材、金属靶材以及氧化物靶材的磁控溅射腔体中;所述银靶材和金属靶材安装在直流溅射靶位置,氧化物靶安装在射频溅射靶位置;
5、步骤2、将磁控溅射腔体真空度抽至5×10-4pa以下,透明基底的温度保持在室温,然后通入溅射气体氩气,压强控制在0.5pa~1pa范围内,溅射形成15nm~50nm的第一层透明氧化物层;在第一层透明氧化物层上溅射形成4nm~8nm的岛状超薄银层;
6、步骤3、继续在岛状超薄银层上溅射形成0.5nm~2nm金属层,将岛状银层连接;在金属层上再溅射形成15nm~50nm的第二层透明氧化物层。
7、进一步的,所述金属层为金属钛层或金属铝层。
8、进一步的,所述透明基底为钠钙玻璃、高铝玻璃、高硼硅玻璃中的一种。
9、进一步的,所述氧化物靶材为纯氧化锌靶材、纯氧化锡靶材、氧化锌掺杂物靶材、氧化锡掺杂物靶材中的一种。
10、进一步的,所述岛状超薄银层的溅射功率为60w~80w。
11、进一步的,所述金属层的溅射功率为20w~50w。
12、进一步的,所述第一层透明氧化物层和第二层透明氧化物层的溅射功率为80w~150w。
13、第二方面,本发明提供一种银基复合透明导电薄膜,依据上述制备方法制备而成,包括依次在透明衬底上溅射形成的第一层透明氧化物层、岛状超薄银层、金属层、第二层透明氧化物层。
14、进一步的,所述第一层透明氧化物层和第二层透明氧化物层的溅射靶材为纯氧化锌靶材、纯氧化锡靶材、氧化锡掺杂物靶材等氧化物靶材中的一种。
15、进一步的,所述金属层为金属铝层或金属钛层。
16、本发明的银基复合透明导电薄膜及其制备方法,通过透明氧化物薄膜、超薄银薄膜、金属薄膜以及透明氧化物薄膜,形成四层复合薄膜,其中对导电性能其关键作用的为超薄银薄膜和金属薄膜,利用沉积的金属层将孤立的银岛连接,从而降低表面粗糙度,使方阻下降。同时在超薄银薄膜/金属薄膜界面,由于银与所沉积金属间的折射率差异,还可形成干涉效应,从而降低光的反射,使透光率增加。
17、另外,现有技术为抑制ag的岛状生长,通常采用共溅射的方法,在溅射ag过程中引入其它金属,然而共溅射的方法对与ag一起共溅射的金属含量有要求,因此一旦溅射ag的工艺参数发生变化,其共溅射的金属工艺参数也要相应的调整,导致其制备工艺不够灵活多变。而本发明的制备方法,超薄银薄膜和金属薄膜沉积相对独立,因此工艺参数灵活多变。同时由于增加了一个超薄银薄膜/金属薄膜,通过调节相应参数,可以获得相较于传统透明氧化物-金属-透明氧化物结构的三层复合透明导电薄膜更好的透光率。
1.一种银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述金属层为金属钛层或金属铝层。
3.根据权利要求1所述的银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述透明基底为钠钙玻璃、高铝玻璃、高硼硅玻璃中的一种。
4.根据权利要求1所述的银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述氧化物靶材为纯氧化锌靶材、纯氧化锡靶材、氧化锌掺杂物靶材、氧化锡掺杂物靶材中的一种。
5.根据权利要求1所述的银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述岛状超薄银层的溅射功率为60w~80w。
6.根据权利要求1所述的银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述金属层的溅射功率为20w~50w。
7.根据权利要求1所述的银基复合透明导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述第一层透明氧化物层和第二层透明氧化物层的溅射功率为80w~150w。
8.一种银基复合透明导电薄膜,其特征在于,依据权利要求1至7任一项所述的制备方法制备而成,包括依次在透明衬底上溅射形成的第一层透明氧化物层、岛状超薄银层、金属层、第二层透明氧化物层。
9.根据权利要求8所述的银基复合透明导电薄膜,其特征在于,所述第一层透明氧化物层和第二层透明氧化物层的溅射靶材为纯氧化锌靶材、纯氧化锡靶材、氧化锡掺杂物靶材等氧化物靶材中的一种。
10.根据权利要求8所述的银基复合透明导电薄膜,其特征在于,所述金属层为金属铝层或金属钛层。