一種透明導電薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于半導體光電材料領域，其公開了透明導電薄膜極其制備方法；該導電薄膜包括作為緩沖和匹配作用的MgO層，作為導電作用的Ag層，以及作為高功函作用的WO3層；且MgO層、Ag層和WO3層形成MgO-Ag-WO3三文治結構。本發明提供的透明導電薄膜，為MgO-Ag-WO3三文治結構的三層陽極薄膜，第一層MgO層有一定的導電性，并起著匹配層的作用，中間的Ag層起主要的導電作用，外層WO3具有較高的表面功函數，與器件其他功能層的能級匹配；且該薄膜的方塊電阻低至8Ω/囗，可見光透過率達92%，表面功函數6.1eV。
【專利說明】 一種透明導電薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光電材料領域，尤其涉及一種透明導電薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]透明導電薄膜是把光學透明性能與導電性能復合在一體的光電材料，由于其具有優異的光電特性，成為近年來的研究熱點和前沿課題，可廣泛應用于太陽能電池，LED, TFT,LCD及觸摸屏等屏幕顯示領域。隨著器件性能要求的提高，用于作為器件陽極的透明導電膜的性能也在要求提高。除了保持高的可見透過率，低的電阻率，還要求有較高的表面功函數，使其與其他功能層的能級相匹配，降低勢壘，提高載流子注入效率，最終達到高的電光效率。
[0003]目前商業化的各種透明導電薄膜，如ΙΤΟ、AZO、ATO以及超薄金屬薄膜等，其光透過率、導電性以及表面功函數都較低。
【發明內容】
[0004]基于上述問題，本發明提供一種透明導電薄膜，該薄膜起導電陽極作用。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種透明導電薄膜，包括作為緩沖和匹配作用的MgO層，作為導電作用的Ag層，以及作為高功函作用的WO3層；且MgO層、Ag層和WO3層形成MgO-Ag-WO3三文治結構；MgO層、Ag層和WO3層的厚度分別為30?100nm、5?50nm和0.5?5nm。
[0007]所述透明導電薄膜中，優選,所述MgO層、Ag層和WO3層的厚度分別為80nm、25nm和 2nm。
[0008]本發明還提供上述透明導電薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0009]S1、把襯底(如，石英片，單晶硅片或藍寶石)、MgO、Ag和WO3分別放入蒸鍍設備真空腔的四個鑰舟中，并對真空腔抽真空；
[0010]S2、制備透明導電薄膜:首先,控制蒸發速度為I?50nm/min,在襯底表面制備厚度為30?IOOnm且起緩沖和匹配作用的MgO層；接著,控制蒸發速度為0.5?20nm/min,在MgO層表面制備厚度為5?50nm且起導電作用的Ag層；最后,控制蒸發速度為0.1?10nm/min，在Ag層表面制備厚度為0.5?5nm且起高功函作用的WO3層；待蒸鍍過程結束后，制得MgO-Ag-WO3三文治結構的透明導電薄膜。
[0011]所述透明導電薄膜的制備方法，步驟SI中，對真空腔抽真空是采用機械泵和分子泵進行的，且真空腔的真空度抽至1.0X10_3Pa?1.0X10_6Pa ;優選真空度抽至2.0XlO-4Pa0
[0012]所述透明導電薄膜的制備方法，步驟S2中，在制備MgO層時，蒸發速率為IOnm/min ;在制備Ag層時,蒸發速率為3nm/min ;在制備WO3層時,蒸發速率為0.3nm/min。
[0013]本發明提供的透明導電薄膜，為MgO-Ag-WO3三文治結構的三層陽極薄膜，第一層MgO層有一定的導電性，并起著匹配層的作用，中間的Ag層起主要的導電作用，外層WO3具有較高的表面功函數，與器件其他功能層的能級匹配；且該薄膜的方塊電阻低至8 Q/口，可見光透過率達92%，表面功函數6.leV，可作為有機電致發光器件OLED、有機太陽能電池等器件的陽極。
[0014]本發明用的是全蒸鍍方法制備三層堆疊式MgO-Ag-WO3透明導電薄膜，方法簡單，工藝容易控制，且可以與后續的有機材料蒸鍍工藝相結合，效率更高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1制得透明導電薄膜的光透過率測試曲線圖；使用紫外可見分光光度計進行測試，測試波長300~800nm。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖，對本發明的較佳實施例作進一步詳細說明。
[0017]實施例1
[0018]把石英片、MgO, Ag和WO3分別放入蒸鍍設備的四個鑰舟中，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至2.0X 10_4Pa，先后蒸鍍MgO，Ag膜和WO3薄膜，其蒸發速率分別為IOnm/min、3nm/min、0.3nm/min,制得厚度分別為80nm、25nm和2nm的MgO-Ag-WO3三文治結構透明導電薄膜，該薄膜的方塊電阻為8 Q / 口，可見光平均透過率為85%，表面功函數6.0eV0
[0019]圖1為實施例1制得透明導電薄膜的光透過率測試曲線圖；使用紫外可見分光光度計進行測試，測試波長300~800nm。
[0020]由圖1可知，在可見光4 70~790nm波長范圍平均透過率達89%。
[0021]實施例2
[0022]把單晶硅片、MgO、Ag和WO3分別放入蒸鍍設備的四個鑰舟中，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0X 10_3Pa，先后蒸鍍MgO，Ag膜和WO3薄膜，其蒸發速率分別為Inm/min, 20nm/min, 0.lnm/min,制得厚度分別為 30nm, 50nm, 0.5nm 的 MgO-Ag-WO3 三文治結構透明導電薄膜，該薄膜的方塊電阻為6 Q / 口，可見光平均透過率為82%，表面功函數5.SeV0
[0023]實施例3
[0024]把藍寶石、MgO、Ag和WO3分別放入蒸鍍設備的四個鑰舟中，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0X 10_6Pa，先后蒸鍍MgO，Ag膜和WO3薄膜，其蒸發速率分別為50nm/min, 0.5nm/min, 10nm/min,制得厚度分別為 IOOnm, 5nm, 5nm 的 MgO-Ag-WO3 三文治結構透明導電薄膜，該薄膜的方塊電阻為30Q/ 口，可見光平均透過率為93%，表面功函數6.1eV0
[0025]表1是商品化的ITO薄膜(對比例I~3)與實施例1~3制得導電薄膜性能測試結果；從表1中可以看出，在相同的電阻和光透過率下，實施例1~3制得的MgO-Ag-WO3薄膜的表面功函數都高于商用的ITO薄膜，具有很大的性能優勢。
[0026]表1
[0027]
【權利要求】
1.一種透明導電薄膜，其特征在于，該導電薄膜包括作為緩沖和匹配作用的MgO層，作為導電作用的Ag層，以及作為高功函作用的WO3層；且MgO層、Ag層和WO3層形成MgO-Ag-WO3三文治結構；MgO層、Ag層和冊3層的厚度分別為30?100nm、5?50nm和0.5?5nm。
2.根據權利要求1所述的透明導電薄膜，其特征在于，所述MgO層、Ag層和WO3層的厚度分別為80nm、25nm和2nm。
3.—種的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、把襯底、MgO,Ag和WO3分別放入蒸鍍設備真空腔的四個鑰舟中，并對真空腔抽真空; 52、制備透明導電薄膜:首先,控制蒸發速度為I?50nm/min,在襯底表面制備厚度為30?IOOnm且起緩沖和匹配作用的MgO層；接著,控制蒸發速度為0.5?20nm/min,在MgO層表面制備厚度為5?50nm且起導電作用的Ag層；最后，控制蒸發速度為0.1?IOnm/min,在Ag層表面制備厚度為0.5?5nm且起高功函作用的WO3層；待蒸鍍過程結束后，制得MgO-Ag-WO3三文治結構的透明導電薄膜。
4.根據權利要求3所述的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟SI中，對真空腔抽真空是采用機械泵和分子泵進行的,且真空腔的真空度抽至1.0X 10_3Pa?1.0X 10_6Pa。
5.根據權利要求4所述的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟SI中，真空腔的真空度抽至2.0X10_4Pa。
6.根據權利要求3所述的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中，在制備MgO層時,蒸發速率為10nm/min。
7.根據權利要求3所述的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中，在制備Ag層時,蒸發速率為3nm/min。
8.根據權利要求3所述的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中，在制備WO3層時,蒸發速率為0.3nm/min。
9.根據權利要求3至8任一所述的透明導電薄膜的制備方法，其特征在于，所述襯底為石英片，單晶硅片或藍寶石。
【文檔編號】C23C14/18GK103568393SQ201210266487
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月30日 優先權日:2012年7月30日
【發明者】周明杰, 王平, 陳吉星, 馮小明 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司