一种透明导电膜及其制备方法专利检索-覆盖层覆膜支架医疗设备专利检索查询-专利查询网

一种透明导电膜及其制备方法

阅读：215发布：2023-03-02

专利汇可以提供一种透明导电膜及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开的透明导电膜，在有机聚合物衬底上依次沉积有第一Ga掺杂的n型ZnO 薄膜、金属层和第二Ga掺杂的n型ZnO薄膜。采用磁控溅射法制备，方法简单，本发明的透明导电膜电学性能优异，方块电阻为2～5Ω/sq。具有质量轻、可折叠、不易碎、易于大面积生产、便于运输及成本低等优点，可应用于制造柔性发光器件、塑料液晶显示器和柔性衬底非晶硅太阳能电池，可用作透明电磁屏蔽及触敏覆盖层等，还可作为透明隔热保温材料用于塑料大棚。，下面是一种透明导电膜及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种透明导电膜，在衬底(1)上依次沉积有第一ZnO膜层(2)、金属层(3)和第二ZnO膜层(4)，其特征在于衬底是有机聚合物，第一ZnO膜层和第二ZnO膜层均为Ga掺杂的n型ZnO 薄膜，金属层是铜。
2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于有机聚合物是聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酩、有机玻璃或聚萘二甲酸乙二醇酯。
3.权利要求1所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)称量纯的ZnO和Ga2O3粉末，其中Ga摩尔百分含量为4％，将上述粉末球磨混合均匀、压制成型，然后在1200℃温度下烧结，制得掺Ga的ZnO陶瓷靶；
2)采用射频磁控溅射法，以掺Ga的ZnO陶瓷靶为靶材，在有机聚合物衬底上沉积一层Ga掺杂的n型ZnO薄膜，溅射条件：靶材与衬底之间的距离保持为4～6cm，生长室真空-3
度至少抽至3×10 Pa，生长室通入纯氩气和纯氧气，控制压强为0.1～3.0Pa，Ar∶O2＝
1∶0～0∶1，溅射功率100W～300W；
3)采用直流反应磁控溅射法，以纯Cu为金属靶材，在步骤2)制得的Ga掺杂的n型ZnO薄膜上沉积Cu薄膜，溅射条件：靶材与衬底之间的距离保持为4～6cm，生长室真空度至少-3
抽至3×10 Pa，生长室通入纯氩气，控制压强为0.5～3.0Pa，溅射功率100W～200W；
4)同步骤2)的方法，在Cu层上沉积一层掺Ga的n型ZnO薄膜。
4.根据权利要求3所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于纯氩气的纯度为
99.99％以上，纯氧气的纯度为99.99％以上。
5.根据权利要求3所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于ZnO、Ga2O3粉末和金属Cu块的纯度均为99.99％以上。

说明书全文

一种透明导电膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种透明导电膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，氧化锌(ZnO)透明导电膜得到了非常广泛的研究。氧化锌薄膜相对于铟锡氧化物(ITO)而言，具有原材料丰富、无毒、掺杂可以提高薄膜的电导率和稳定性等优点。作为一种重要的光电子信息材料，氧化锌透明导电膜优良的光电特性使其在太阳能电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。目前多层结构的透明导电膜在衬底上依次沉积有第一ZnO膜层、金属层和第二ZnO膜层，这种透明导电膜的第一、第二ZnO膜层均未掺杂，其电阻高，电学性能较差。

[0003] 为了得到更优异的电学性能，通常会进行ZnO的掺杂，主要是III主族元素。在所有的掺杂元素中，Ga和Zn原子半径最为接近，而且Ga-O键和Zn-O键的键长比较接近，因此Ga原子代替Zn原子后，引起的ZnO晶格畸变小，有利于Ga的掺入，而且与Al相比，Ga不易氧化。所以Ga被认为最有前途的掺杂元素。

[0004] 氧化物/金属/氧化物多层结构，在不是很显著降低可见光透过率的基础上，可以大大提高单层氧化物的电学性能。金属层的选择主要有Ag、Cu和Al，由于Ag成本较高，而Al易氧化，因此Cu是最佳的选择。

[0005] 有机衬底透明导电膜不但具有玻璃衬底透明导电膜的光电特性，而且有许多独特优点。它可作为可折叠液晶显示器、非晶硅太阳能电池的透明电极，还可作为可粘贴式汽车玻璃防霜冻膜，在透明电磁屏蔽和可折叠反射热镜上也有广泛的应用，为开发柔性全透明器件提供了一种新的思路。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种电学性能优良的透明导电膜及其制备方法。

[0007] 本发明的透明导电膜在衬底上依次沉积有第一ZnO膜层、金属层和第二ZnO膜层，其特征在于衬底是有机聚合物，第一ZnO膜层和第二ZnO膜层均为Ga掺杂的n型ZnO薄膜，金属层是铜。

[0008] 上述的有机聚合物可以是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酩(PC)、有机玻璃(PMMA)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。

[0009] 透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：

[0010] 1)称量纯的ZnO和Ga2O3粉末，其中Ga摩尔百分含量为4％，将上述粉末球磨混合均匀、压制成型，然后在1200℃温度下烧结，制得掺Ga的ZnO陶瓷靶；

[0011] 2)采用射频磁控溅射法，以掺Ga的ZnO陶瓷靶为靶材，在有机聚合物衬底上沉积一层Ga掺杂的n型ZnO薄膜，溅射条件：靶材与衬底之间的距离保持为4～6cm，生长室真-3空度至少抽至3×10 Pa，生长室通入纯氩气和纯氧气，控制压强为0.1～3.0Pa，Ar∶O2＝
1∶0～0∶1，溅射功率100W～300W；

[0012] 3)采用直流反应磁控溅射法，以纯Cu为金属靶材，在步骤2)制得的Ga掺杂的n型ZnO薄膜上沉积Cu薄膜，溅射条件：靶材与衬底之间的距离保持为4～6cm，生长室真空度-3至少抽至3×10 Pa，生长室通入纯氩气，控制压强为0.5～3.0Pa，溅射功率100W～200W；

[0013] 4)同步骤2)的方法，在Cu层上沉积一层掺Ga的n型ZnO薄膜。

[0014] 上述纯氩气的纯度为99.99％以上，纯氧气的纯度为99.99％以上。ZnO、Ga2O3粉末和金属Cu块的纯度均为99.99％以上。

[0015] 透明导电膜各层的厚度可以由沉积时间来决定。

[0016] 本发明的优点是：

[0017] 1)制备方法简单，可在室温下生长，本发明的透明导电膜电学性能优异，方块电阻为2～5Ω/sq。

[0018] 2)本发明的多层结构透明导电膜，采用柔性衬底，具有质量轻、可折叠、不易碎、易于大面积生产、便于运输及成本低等优点，可应用于制造柔性发光器件、塑料液晶显示器和柔性衬底非晶硅太阳能电池，可用作透明电磁屏蔽及触敏覆盖层等，还可作为透明隔热保温材料用于塑料大棚。附图说明

[0019] 图1是透明导电膜结构示意图。

具体实施方式

[0020] 以下结合附图及具体实例进一步说明本发明。

[0021] 参照图1，本发明的透明导电膜在衬底1上依次沉积有第一ZnO膜层2、金属层3和第二ZnO膜层4，衬底是有机聚合物，第一ZnO膜层和第二ZnO膜层均为Ga掺杂的n型ZnO薄膜，金属层是铜。

[0022] 实施例1：

[0023] 透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：

[0024] 1)称量纯度99.99％的ZnO和Ga2O3粉末，其中Ga的摩尔百分含量为4％。将称量好的ZnO和Ga2O3粉末倒入装有玛瑙球的球磨罐中，在球磨机上球磨24个小时，目的是让粉末混合均匀并在一定程度上细化。然后将原料分离出来烘干，添加粘结剂研磨，压制成型。把成型的胚体放入烧结炉中，经低温(400℃)排素，使粘结剂挥发，再升温至1200℃烧结4个小时，得到掺Ga的ZnO陶瓷靶。

[0025] 2)将PC衬底经过清洗后固定在样品托盘上，放入反应真空室。将掺Ga的ZnO陶瓷靶装在靶材架上，然后嵌入磁控溅射装置的靶头上。调节衬底和靶材的距离为6cm，-3将挡板置于衬底和靶材之间。生长室真空度抽至3×10 Pa，生长室通入纯氩气和纯氧气，Ar∶O2＝4∶1，控制压强为0.14Pa，在300W的功率开始溅射，溅射时间为10min，得到厚度约100nm的掺Ga的ZnO薄膜。

[0026] 3)取下掺Ga的ZnO陶瓷靶，将纯Cu金属靶装在靶材架上，然后嵌入磁控溅射装置的靶头上。靶材与衬底之间的距离保持为6cm，将挡板置于衬底和靶材之间。生长室真空度-3抽至3×10 Pa，生长室通入纯氩气，控制压强为1.0Pa，在120W的功率开始溅射，溅射时间为12s，得到厚度约为8nm的Cu层。

[0027] 4)取下纯Cu金属靶，换上掺Ga的ZnO陶瓷靶，同步骤2)的方法，在Cu层上生长一层厚度约100nm的掺Ga的n型ZnO薄膜。

[0028] 所有磁控溅射沉积过程均是在室温下进行的。本例制得的透明导电膜的方块电阻为4Ω/sq，在可见光区域平均透射率高于70％，器件可弯曲120°且性能保持稳定。

[0029] 实施例2：

[0030] 制备步骤同实施例1，所不同的是：衬底是PET，第一、第二层掺Ga的ZnO薄膜的厚度均为150nm，Cu层的厚度为12nm。制备第一、第二层掺Ga的ZnO薄膜时，Ar∶O2＝5∶1。本例制得的透明导电膜的方块电阻为2Ω/sq，在可见光区域平均透射率高于60％，器件可弯曲90°且性能保持稳定。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于卫生用品的覆盖层	2020-05-12	456
复合覆盖层的制作方法	2020-05-12	74
植物保护覆盖层	2020-05-11	837
用于部件表面的覆盖层	2020-05-13	963
冲切隔离覆盖层和用于生产上述覆盖层的方法	2020-05-13	582
渗水覆盖层	2020-05-11	371
金属箔覆盖层压板	2020-05-12	880
用于调平覆盖层的装置	2020-05-13	252
具有柔性覆盖层的OLED	2020-05-13	819
一种整体覆盖层按键	2020-05-11	497

一种透明导电膜及其制备方法

一种透明导电膜及其制备方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：