一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法.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CN107354440A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710535442.X(22)申请日2017.06.23(71)申请人郑州科技学院地址450064河南省郑州市二七区马寨工业园学院路1号(72)发明人郭禧斌(51)Int.Cl.C23C14/35(2006.01)C23C14/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法，该方法所用的设备包括石英管、电炉、真空泵、脉冲激光发生器、反射镜和分光镜；由激光脉冲发生器发射的激光脉冲束，依次通过反射镜和分光镜，成为两束脉冲激光束，可以同时分别轰击不同的靶材。在此设备的基础上，利用利用脉冲激光沉积技术制备ATO薄膜时，不需要预先准备掺杂烧结靶材，而是同时对两个靶材进行轰击，节约了现有制备ATO薄膜的工序。并且，通过合理设定两束脉冲激光束的能量比，保证了Sb掺杂量的稳定和准确。得到的ATO薄膜，其Sb元素分布均匀、结晶度高、结构均匀性好，具有良好的透光导电性能。CN107354440ACN107354440A权利要求书1/1页1.一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法所用的设备包括石英管、电炉、真空泵、脉冲激光发生器、反射镜和分光镜；其中，所述石英管的一端连接所述真空泵，所述石英管的另一端设置有气体入口，所述石英管中设置有靶材架，所述靶材架上设置有第一靶材卡扣和第二靶材卡扣，所述第二靶材卡扣在所述第一靶材卡扣正上方，所述电炉为管式炉，所述管式炉围绕着所述石英管的中部，所述反射镜、所述分光镜设置在所述脉冲激光发生器和所述石英管的脉冲激光光路之间；所述方法包括如下步骤：(1)将SnO2靶材固定在所述第一靶材卡扣上，将Sb2O3靶材固定在所述第二靶材卡扣上，所述靶材在所述石英管中部；将清洗过的基板放置在所述石英管中部，开启所述真空泵对所述石英管抽真空，20～30min后关闭所述真空泵，然后从所述气体入口通入氧气20min；重复上述抽真空、通入氧气的步骤2～3次，然后通入氧气维持石英管内的压强为30-50Pa；所述靶材与所述基板中心位置的水平距离为1.2～2.0cm；(2)开启所述电炉升温到300～600℃，维持恒温，开启所述激光脉冲发生器，产生的脉冲激光束经过所述反射镜和分光镜的作用，分为两束脉冲激光束，分别轰击所述SnO2靶材和所述Sb2O3靶材，轰击时间10-20min，在基板上得到薄膜；(3)将步骤(2)得到的薄膜在真空条件下煅烧20min，煅烧温度为600℃，即得到锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜。2.根据权利要求1所述的一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，轰击所述SnO2靶材的脉冲激光束的能量与轰击所述Sb2O3靶材的脉冲激光束的能量比为16～18∶1。2CN107354440A说明书1/3页一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种氧化锡薄膜的制备方法，特别是涉及一种锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜的制备方法。背景技术[0002]锑掺杂的二氧化锡，英文简称ATO，其具有高电导率和浅色透明性，在许多领域有着广阔的应用前景，是近年来迅速发展的一种新型功能材料。[0003]不同形貌的ATO，在不同的领域发挥着广泛的作用。例如，将纳米ATO粉末作为导电填料添加到聚酰胺、丙烯酸等基体树脂中，选择适当的分散方法，可制得纳米复合透明抗静电涂料，其在控制颜色方面比之前的导电填料炭黑更具有优势。[0004]另外，锑掺杂的氧化锡透明导电薄膜(ATO薄膜)具有资源丰富、价格低廉、无毒无污染等优点，被认为是已获广泛应用的高成本、有毒性的氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜的最具有潜力的替代材料之一。[0005]ATO薄膜中Sb元素价态及分布、结晶性、结构均匀性、载流子输运等诸多复杂因素会对其光学性能和导电性能产生不利影响，从而难以获得高性能的ATO薄膜，限制了ATO薄膜的发展，也是现在研究的热点。[0006]常用的ATO薄膜制备方法有磁控溅射法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法等。[0007]脉冲激光沉积(PulsedLaserDeposition，PLD)，也被称为脉冲激光烧蚀，是一种利用激光对物体进行轰击，然后将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，得到沉淀或者薄膜的一种手段。因其具有无污染、易控制，可以精确控制化学计量工艺简单、灵活性大，适于制备多种膜材料等优点，得到飞速的发展。[0008]但是，如何合理控制脉冲激光参数，从而得到Sb元素分布均匀、结晶度高、结构均匀性好的ATO薄膜，一直未能得到良好的解决。发