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掺铝氧化锌薄膜的制备方法
申请号	CN202311712377.5	申请日	2023-12-13	公开(公告)号	CN117867468A	公开(公告)日	2024-04-12
申请人	光驰半导体技术(上海)有限公司;			发明人	张圳; 庄明宇;
摘要	本发明属于透明导电膜技术领域，公开了一种掺铝氧化锌薄膜的制备方法。该掺铝氧化锌薄膜的制备方法包括：提供一基底；在基底上制备氧化铝薄膜；对氧化铝薄膜进行水煮和烘干处理，得到微纳结构，微纳结构为草状氧化铝；在微纳结构上制备掺铝氧化锌薄膜。本发明提供的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，先在基底上制备氧化铝薄膜，再对氧化铝薄膜进行水煮烘干处理，得到微纳结构，即草状氧化铝，草状氧化铝疏松多孔且杂乱无序，具备较高的比表面积，在草状氧化铝上制备得到的掺铝氧化锌薄膜具有较高的透过率和更低的方阻，且该制备方法操作简单、经济环保、对环境要求低、生产成本低、设备兼容性高，适用于大规模推广。
权利要求	1.掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供一基底(100)；在所述基底(100)上制备氧化铝薄膜(200)；对所述氧化铝薄膜(200)进行水煮和烘干处理，得到微纳结构(300)，所述微纳结构(300)为草状氧化铝；在所述微纳结构(300)上制备掺铝氧化锌薄膜(400)。 2.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，所述氧化铝薄膜(200)的厚度为5nm‑50nm。 3.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，对所述氧化铝薄膜(200)进行水煮和烘干处理时，所述水煮的设定温度为65℃‑90℃，所述水煮的时间为1min‑ 30min，所述烘干的温度为85℃‑120℃，所述烘干的时间为10min‑20min。 4.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，所述氧化铝薄膜(200)采用原子层沉积制备。 5.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，在所述微纳结构(300)上制备掺铝氧化锌薄膜(400)时，包括：在所述微纳结构(300)上预沉积铝前驱体；采用原子层沉积生长所述掺铝氧化锌薄膜(400)。 6.根据权利要求5所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，所述铝前驱体为三甲基铝，沉积所述掺铝氧化锌薄膜(400)时，锌源为二乙基锌，氧源为水。 7.根据权利要求6所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，所述三甲基铝和所述二乙基锌需多次循环沉积。 8.根据权利要求7所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，所述三甲基铝和所述二乙基锌的循环比为16：1或29：1。 9.根据权利要求7所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，单次循环沉积结束时，需向腔室内通入氢气，进行等离子体处理，所述等离子体处理的时间为300s，等离子体的功率为900w。 10.根据权利要求7所述的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于，所述掺铝氧化锌薄膜(400)的厚度为150nm。
说明书全文	掺铝氧化锌薄膜的制备方法技术领域 [0001] 本发明涉及透明导电膜技术领域，尤其涉及一种掺铝氧化锌薄膜的制备方法。背景技术 [0002] 透明导电膜(Transparent Conductive Film，TCF)是一种兼备透光性和导电性的薄膜材料，其在储能、显示等领域具有广泛的应用场景。常见的TCF有氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)和氧化铝锌(Aluminum Zinc Oxide，AZO)。随着器件的集成化发展，一般的TCF制备方法，例如磁控溅射和蒸镀等，难以在一些复杂形貌的基底上生长高质量的TCF薄膜，而采用原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition，ALD)制备的薄膜具有高度可控且共性的特点，因此，以ALD制备TCF被认为是具有前景的解决方案。 [0003] 类似于其他沉积技术，ALD制备的ITO具有较高的透过率和导电性，技术发展更为成熟，但是其制备过程中涉及了稀有元素铟(In)，使其制备成本较高，同时面临较为严重的环境污染问题。因此，作为更加廉价且环保的TCF材料，AZO逐渐引起了研究人员的重视，但是ALD制备的AZO也面临电阻过高，存在难以达到器件使用条件的根本问题。 [0004] 因此，亟需一种掺铝氧化锌薄膜的制备方法，以解决上述技术问题。发明内容 [0005] 本发明的目的在于提供一种掺铝氧化锌薄膜的制备方法，旨在解决现有技术中掺铝氧化锌薄膜的制备成本高，制备过程对环境污染严重，制备得到的掺铝氧化锌薄膜电阻过高，无法满足使用条件的问题，简化了掺铝氧化锌薄膜的制备过程，降低了生产成本，且该制备方法对环境要求低，制备的掺铝氧化锌薄膜具有更低的方阻。 [0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案： [0007] 一种掺铝氧化锌薄膜的制备方法，包括： [0008] 提供一基底； [0009] 在所述基底上制备氧化铝薄膜； [0010] 对所述氧化铝薄膜进行水煮和烘干处理，得到微纳结构，所述微纳结构为草状氧化铝； [0011] 在所述微纳结构上制备掺铝氧化锌薄膜。 [0012] 可选地，所述氧化铝薄膜的厚度为5nm‑50nm。 [0013] 可选地，对所述氧化铝薄膜进行水煮和烘干处理时，所述水煮的设定温度为65℃‑90℃，所述水煮的时间为1min‑30min，所述烘干的温度为85℃‑120℃，所述烘干的时间为 10min‑20min。 [0014] 可选地，所述氧化铝薄膜采用原子层沉积制备。 [0015] 可选地，在所述微纳结构上制备掺铝氧化锌薄膜时，包括： [0016] 在所述微纳结构上预沉积铝前驱体； [0017] 采用原子层沉积生长所述掺铝氧化锌薄膜。 [0018] 可选地，所述铝前驱体为三甲基铝，沉积所述掺铝氧化锌薄膜时，锌源为二乙基锌，氧源为水。 [0019] 可选地，所述三甲基铝和所述二乙基锌需多次循环沉积。 [0020] 可选地，所述三甲基铝和所述二乙基锌的循环比为16：1或29：1。 [0021] 可选地，单次循环沉积结束时，需向腔室内通入氢气，进行等离子体处理，所述等离子体处理的时间为300s，等离子体的功率为900w。 [0022] 可选地，所述掺铝氧化锌薄膜的厚度为150nm。 [0023] 本发明的有益效果：本发明提供的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，先在基底上制备氧化铝薄膜，再对氧化铝薄膜进行水煮烘干处理，得到微纳结构，即草状氧化铝，草状氧化铝疏松多孔且杂乱无序，具备较高的比表面积，在草状氧化铝上制备得到的掺铝氧化锌薄膜具有较高的透过率和更低的方阻，且该制备方法操作简单、经济环保、对环境要求低、生产成本低、设备兼容性高，适用于大规模推广。附图说明 [0024] 图1是本发明实施例提供的掺铝氧化锌薄膜的制备方法的流程示意图； [0025] 图2是本发明实施例提供的一种实施方式下在D263T玻璃基板上制得的掺铝氧化锌薄膜的方阻和平均透过率的变化折线图； [0026] 图3是本发明实施例提供的另一种实施方式下在D263T玻璃基板上制得的掺铝氧化锌薄膜的方阻和平均透过率的变化折线图。 [0027] 图中： [0028] 100、基底；200、氧化铝薄膜；300、微纳结构；400、掺铝氧化锌薄膜。具体实施方式 [0029] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。 [0030] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0031] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0032] 在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。 [0033] 本实施例提供了一种掺铝氧化锌薄膜的制备方法，旨在解决现有技术中掺铝氧化锌薄膜的制备成本高，制备过程对环境污染严重，制备得到的掺铝氧化锌薄膜电阻过高，无法满足使用条件的问题，简化了掺铝氧化锌薄膜的制备过程，降低了生产成本，且该制备方法对环境要求低，制备的掺铝氧化锌薄膜具有更低的方阻。 [0034] 如图1所示，该掺铝氧化锌薄膜的制备方法包括： [0035] S1、提供一基底100； [0036] S2、在基底100上制备氧化铝薄膜200； [0037] S3、对氧化铝薄膜200进行水煮和烘干处理，得到微纳结构300，微纳结构300为草状氧化铝； [0038] S4、在微纳结构300上制备掺铝氧化锌薄膜400。 [0039] 本实施例提供的掺铝氧化锌薄膜的制备方法，先在基底100上制备氧化铝薄膜200，再对氧化铝薄膜200进行水煮烘干处理，得到微纳结构300，即草状氧化铝，草状氧化铝疏松多孔且杂乱无序，具备较高的比表面积，在草状氧化铝上制备得到的掺铝氧化锌薄膜 400具有较高的透过率和更低的方阻，且该制备方法操作简单、经济环保、对环境要求低、生产成本低、设备兼容性高，适用于大规模推广。 [0040] 可选地，氧化铝薄膜200的厚度为5nm‑50nm。该种设置，可以保证形成足够厚度的微纳结构300。于本实施例中，氧化铝薄膜200采用原子层沉积制备。原子层沉积可以精准控制氧化铝薄膜200的厚度，且保证形成的氧化铝薄膜200足够均匀。 [0041] 可选地，对氧化铝薄膜200进行水煮和烘干处理时，水煮的设定温度为65℃‑90℃，水煮的时间为1min‑30min，烘干的温度为85℃‑120℃，烘干的时间为10min‑20min。对氧化铝薄膜200进行水煮后，氧化铝薄膜200会发生的自组装反应，再通过烘干去除其中的水分，上述参数设置能够保证形成疏松多孔且杂乱无序的草状氧化铝。 [0042] 在微纳结构300上制备掺铝氧化锌薄膜400时，包括： [0043] S41、在微纳结构300上预沉积铝前驱体； [0044] 通过预先沉积铝前驱体，能够提高掺铝氧化锌薄膜400的底层的掺杂效率。 [0045] S42、采用原子层沉积生长掺铝氧化锌薄膜400。 [0046] 示例性地，铝前驱体为三甲基铝，沉积掺铝氧化锌薄膜400时，锌源为二乙基锌，氧源为水。作为优选，本实施例中的三甲基铝和二乙基锌需多次循环沉积，三甲基铝和二乙基锌的循环比为16：1或29：1。可选地，单次循环沉积结束时，需向腔室内通入氢气，进行等离子体处理，等离子体处理的时间为300s，等离子体的功率为900w。通过上述参数设置，使得得到的掺铝氧化锌薄膜400具有较高的透过率，并具有较低的方阻。优选地，掺铝氧化锌薄膜400的厚度为150nm。 [0047] 以基底100为D263T玻璃基板为例，具体制备掺铝氧化锌薄膜400时，首先通过原子层沉积在D263T玻璃基板表面沉积厚度分别为5nm、10nm、20nm、35nm、50nm的初始氧化铝薄膜200后，以温度为65℃纯水对初始氧化铝薄膜200浸泡30min，在温度为85℃的环境中干燥20min后得到表面覆盖草状氧化铝微纳结构300的D263T玻璃基板。接着，将样品放入ALD腔室中进行掺杂氧化锌的沉积，沉积过程如下：首先通入一个循环的三甲基铝，设定氧化锌和氧化铝的掺杂比例为29：1，重复沉积至掺铝氧化锌薄膜400的厚度为150nm。如图2所示，图2是通过上述流程在D263T玻璃基板上制得的掺铝氧化锌薄膜400的方阻和平均透过率的变化折线图，由图可知，当初始氧化铝薄膜200的厚度为5nm时，掺铝氧化锌薄膜400的平均透过率最高，方块电阻最低。 [0048] 或者，首先通过原子层沉积在D263T玻璃基板表面沉积厚度为10nm的初始氧化铝薄膜200后，以温度为65℃纯水对初始氧化铝薄膜200浸泡1min、2min、3min、4min、5min、6min、10min、20min、40min、60min，在温度为85℃的环境中干燥20min后得到表面覆盖草状氧化铝微纳结构300的D263T玻璃基板。接着，将样品放入ALD腔室中进行掺杂氧化锌的沉积，沉积过程如下：首先通入一个循环的三甲基铝，设定氧化锌和氧化铝的掺杂比例为16： 1，重复沉积至掺铝氧化锌的厚度为150nm。如图3所示，图3是通过上述流程在D263T玻璃基板上制得的掺铝氧化锌薄膜400的方阻和平均透过率的变化折线图，当纯水浸泡初始氧化铝薄膜200的时间为60min时，掺铝氧化锌薄膜400的平均透过率较高，方块电阻最低。 [0049] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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