一种镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109267028A(43)申请公布日2019.01.25(21)申请号201811444407.8(22)申请日2018.11.29(71)申请人南京信息工程大学地址211500江苏省南京市六合区王桥路59号雨庭广场(72)发明人费佳蕾吴红艳王璐沈国柱(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人戴朝荣(51)Int.Cl.C23C14/46(2006.01)C23C14/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，借助双阴极辉光等离子放电作用在Ni基体表面溅射沉积锌氧化合物薄膜，将基体用丙酮进行超声清洗，之后将预处理好的基体放入等离子体炉内的试样台上完成样品表面锌氧化合物薄膜的制备。本发明以高纯金属元素为靶材，为了提高元素反应的供应量和供应效率，在基片和靶材周围形成双层辉光等离子放电，成膜仅需要10-30min。本发明通过元素的溅射反应形成大面积高质量的复合透明薄膜电极，薄膜的厚度在5-10微米。本发明得到的薄膜表面质量高，且制备方法已较为成熟，成本低，无污染，工艺流程较为简单，对基体本身的性能几乎无影响，不会损伤基体。CN109267028ACN109267028A权利要求书1/1页1.一种镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将Ni基体用丙酮进行超声清洗，将预处理好的基体放入等离子溅射炉体内的载物台上，并用保温套罩住，样品上方的锌为源极靶材；2)基片表面形成一层等离子辉光放电区，同时靶材表面也形成一层等离子辉光放电区，由两层等离子辉光放电区交叠增强成膜效率；3)打开等离子溅射成膜设备以及与其配套的冷水泵，使用机械泵将镀膜炉体气压抽至2-5Pa，再使用分子泵将炉体气压进一步抽至(3-6)×10-4Pa，使炉内保持高真空状态；4)将炉内充入氩气，再重新抽到极限真空度，以排出炉内的空气；5)向炉体充入一定比例的氩气和氧气，打开工件电源并施加电压，对试样进行预轰击，一方面对试样进行清洗，另一方面活化表面以便于活性原子的吸附；6)预轰击之后调节工作气压和源极电压，使工件和源极达到工作温度，稳定各工艺参数并开始保温镀膜；7)依次关闭源极电源、阴极电源和气源，然后将真空炉内抽至(2-5)×10-4Pa真空度，冷却到室温出炉取出，即得到C-Ni共渗入ZnxOy薄膜中形成多元素复合合金层。2.根据权利要求1所述的镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤1)中，样品与靶材之间的极间距保持在18-22mm。3.根据权利要求1所述的镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤4)中，将炉内充入氩气至15-25Pa，重新抽到极限真空度，如此往复2-3次，以尽可能排出炉内的空气。4.根据权利要求1所述的镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤5)中，向炉体充入氩气和氧气体积比为5:1-9:1，使得炉体气压达到5Pa，打开工件电源并施加300-350V电压，对试样进行10分钟预轰击。5.根据权利要求1所述的镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，其特征在于：步骤6)中，预轰击之后调至300-350V工作气压，将源极电压调整到试验值800-950V，使工件和源极达到工作温度500-650℃，稳定各工艺参数并开始保温10min镀膜。6.根据权利要求1所述的镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法，其特征在于：C-Ni共渗入ZnxOy薄膜中形成多元素复合合金层中，所有元素的质量百分比随氩氧比变化均较为明显，材料表层中Zn的质量百分含量为0.22％-26.98％，O的质量百分含量为10.27％-30.74％，C的质量百分比含量为14.19％-21.51％，Ni的质量百分比含量为25.21％-67.49％，Zn、O、C和Ni的质量百分比变化区间在0.1-0.5之间。2CN109267028A说明书1/5页一种镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及薄膜制备技术，具体涉及一种镍锌氧化合物光电薄膜及其制备方法。背景技术[0002]在常温常压下，氧化锌的晶体结构为六角纤锌矿，由于宽带隙和高的激子结合能等特点，在透明电极、气敏传感器、太阳能电池、纳米发电机等领域都有广泛的应用。此外氧化锌薄膜还可以作为非常好的太阳能电池窗口材料，其相对于SnO2薄膜(FTO)、In2O3薄膜(ITO)具有无毒、价格低廉、稳定性高、容易刻蚀的优势。而与纯氧化锌相比，锌氧化合物的能带隙和激子束缚能更大，透明度高，具有更好的电学与光学性质，这使得锌氧化合物在实际应用中具备更加优良的性能，但目前对锌氧化合物的研究还比较少。