CN109338318B - 在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法 - Google Patents
在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109338318B CN109338318B CN201811165189.4A CN201811165189A CN109338318B CN 109338318 B CN109338318 B CN 109338318B CN 201811165189 A CN201811165189 A CN 201811165189A CN 109338318 B CN109338318 B CN 109338318B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flexible substrate
- transparent conductive
- conductive film
- tin
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 91
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L stannous fluoride Chemical compound F[Sn]F ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 229960002799 stannous fluoride Drugs 0.000 claims abstract description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 229910008449 SnF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 9
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 3
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 46
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002585 base Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 4
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。其技术方案是：先将55～90wt％的锡粉末、5～25wt％的二氧化锡粉末和5～20wt％的二氟化锡粉末混合，压制成型，烧结，制得靶材。将靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，将柔性衬底固定到衬底支架上；再将磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10‑ 3Pa，通入Ar与O2；通入的Ar与O2流量比为1∶(0.05～0.25)。再于室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～75W，衬底负偏压为0～100V。本发明工艺简单、成本低、环境友好和适于工业化生产，所制制品具有低电阻率、高透明性、稳定性优和力学性能良好的特点。
Description
技术领域
本发明属于光电薄膜技术领域。特别是涉及一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。
背景技术
透明导电氧化物(TCO)薄膜具有良好的导电性、优异的透明度等光电特性，已在光伏电池组件、平面显示器、触控面板、发光二极管(LEDs)和气敏传感器等不同领域获得了广泛应用。在各种TCO薄膜材料中，氧化铟锡(ITO)薄膜材料具有透光性好、面电阻低和工艺成熟等优点。但铟矿储量稀少且分散，开采和回收困难，随着资源的不断消耗，ITO薄膜的成本将不断攀升。相对于ITO薄膜，F掺杂SnO2(FTO)薄膜的原材料储量丰富，成本相对较低(不含昂贵的铟元素)，经济环保，同时薄膜还具有对可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、热稳定性高、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等优点。因此，FTO薄膜被作为ITO薄膜的替换用品被开发利用，可被广泛用于液晶显示屏、光催化、薄膜太阳能电池基底、染料敏化太阳能电池和电致变色玻璃等领域。
制备FTO薄膜的方法主要有喷雾热解(spray pyrolysis)、溶胶-凝胶(sol-gel)、脉冲激光沉积(PLD)、化学气相沉积(CVD)和磁控溅射(magnetron sputtering)等，其中：喷雾热解和化学气相沉积应用最为广泛。近年来，随着光电显示器件趋向于柔性显示方向发展，人们对薄膜的制备技术也有了更高的要求。在上述方法中，喷雾热解和化学气相沉积通常需在高温下(>400℃)沉积或进行退火处理，无法满足低能耗原则以及在有机柔性衬底类光电器件中的应用要求。PLD技术可以在衬底温度相对较低甚至是室温条件下沉积FTO薄膜，但是 PLD技术不宜制备大面积薄膜，较难实现工业化制备。
目前，磁控溅射法制备FTO薄膜的方法主要有两大类，一是以SnO2+SnF2为靶材，溅射时通入Ar和O2(Z.Y.Banyamin,et al.,Electrical and optical properties offluorine doped tin oxide thin films prepared by magnetron sputtering,Coatings2014,4,732-746；闫金良等，一种氟掺杂氧化锡透明导电膜的制备方法，中国发明专利，CN101638772B，2011.03.30；李玲霞等，一种制备FTO透明导电薄膜的制备方法，中国发明专利，CN 103993281A，2014.08.20)；二是以Sn为靶材，溅射时通入Ar、O2以及含F的气体(B.H.Liao,et al.,FTO films deposited in transition and oxide modes bymagnetron sputtering using tin metal target,Applied Optics,2014, 53(4):A148-A153)。由于SnF2加热时容易分解，通常，靶材烧结只能在较低温度下进行，所以难以制备出致密的SnO2+SnF2靶材；而通入含F气体，则含F气体的排放会造成温室效应。以Sn+SnF2为靶材，通过磁控溅射法也可以制备出FTO薄膜(B.L.Zhu,et al.，Structural, electrical,and optical properties of F-doped SnO or SnO2films prepared by RF reactivemagnetron sputtering at different substrate temperatures and O2 fluxes,Journal of Alloys and Compounds, 2017,719:429-437)，但采用该方法制备时，O2流量的范围窄，需要准确控制，不利于FTO 薄膜大规模制备，而且所制备的FTO薄膜透明导电性性能不佳。另外，对于一般柔性衬底而言，可耐受的温度不超过150℃。当前，磁控溅射法制备FTO薄膜时，为得到较好的透明导电性能，衬底温度高于150℃。到目前为止，在柔性衬底表面采用磁控溅射法制备高透明导电的FTO薄膜还未见报道。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的在于提供一种工艺简单、生产成本低和能够大规模在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，用该方法在柔性衬底表面制备的F 掺杂SnO2透明导电薄膜的透光性、导电性和力学性能优良。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
步骤一、先将55～90wt％的锡粉末、5～25wt％的二氧化锡粉末和5～20wt％的二氟化锡粉末混合，再于100～200MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为40～80mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.05～0.25)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～75W，衬底负偏压为0～100V。
所述锡粉末中Sn的含量大于99.9wt％，所述锡粉末的粒径<100μm。
所述二氧化锡粉末中SnO2含量大于99.9wt％，所述二氧化锡粉末的粒径<100μm。
所述二氟化锡粉末中SnF2含量大于99.9wt％，所述二氟化锡粉末的粒径<100μm。
所述通入的Ar与O2的纯度大于99.99％。
所述柔性衬底的材质为超薄玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明以Sn、SnO2和SnF2三组元混合物作为靶材，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。由于Sn的延展性好且熔点低，所以通过压制和低温烧结就能获得高致密度的靶材，这不仅降低了靶材的制备成本，还为大规模生产F掺杂SnO2透明导电薄膜奠定了基础。
(2)本发明在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜时，由于靶材中含有SnO2，从而避免了反应溅射时单纯金属靶材存在靶中毒的问题，而且扩大了获得高透明导电F掺杂 SnO2薄膜的O2流量范围，有利于F掺杂SnO2透明导电薄膜的大规模制备。
(3)本发明在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜时，靶材中SnF2溅射时分解，使F均匀掺杂于SnO2中；同时，通过O2流量的控制，可在薄膜中形成大量的氧空位，从而能在室温条件下在柔性衬底表面制得高透明导电的F掺杂SnO2薄膜。该方法工艺简单、生产成本低，同时避免了使用含F气体而污染环境。
本发明在柔性衬底表面制备的F掺杂SnO2透明导电薄膜经检测：电阻率<5×10-3Ω·cm，透明度>85％，且表面平整，颗粒大小均匀，与柔性衬底结合牢固。
因此，本发明的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的工艺简单、生产成本低、环境友好和适用于大面积规模生产，且在柔性衬底表面制备的F掺杂SnO2透明导电薄膜具有低的电阻率、高透明性、稳定性优异和力学性能良好的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：
所述锡粉末中Sn的含量大于99.9wt％，所述锡粉末的粒径<100μm。
所述二氧化锡粉末中SnO2含量大于99.9wt％，所述二氧化锡粉末的粒径<100μm。
所述二氟化锡粉末中SnF2含量大于99.9wt％，所述二氟化锡粉末的粒径<100μm。
所述通入的Ar与O2的纯度大于99.99％。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、先将75～90wt％的锡粉末、5～15wt％的二氧化锡粉末和5～10wt％的二氟化锡粉末混合，再于100～150MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为40～55mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.05～0.15)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～45W，衬底负偏压为50～100V。
所述柔性衬底的材质为超薄玻璃。
实施例2
一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、先将65～80wt％的锡粉末、15～25wt％的二氧化锡粉末和5～10wt％的二氟化锡粉末混合，再于110～160MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为45～60mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.15～0.25)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为45～75W，衬底负偏压为0～50V。
所述柔性衬底的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
实施例3
一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、先将70～85wt％的锡粉末、5～15wt％的二氧化锡粉末和10～15wt％的二氟化锡粉末混合，再于120～170MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为50～65mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.05～0.15)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～45W，衬底负偏压为50～100V。
所述柔性衬底的材质为聚萘二甲酸乙二醇酯。
实施例4
一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、先将60～75wt％的锡粉末、15～25wt％的二氧化锡粉末和10～15wt％的二氟化锡粉末混合，再于130～180MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为55～70mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.15～0.25)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为45～75W，衬底负偏压为0～50V。
所述柔性衬底的材质为聚醚醚酮。
实施例5
一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、先将65～80wt％的锡粉末、5～15wt％的二氧化锡粉末和15～20wt％的二氟化锡粉末混合，再于140～190MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为60～75mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.05～0.15)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～45W，衬底负偏压为50～100V。
所述柔性衬底的材质为聚碳酸酯。
实施例6
一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、先将55～70wt％的锡粉末、15～25wt％的二氧化锡粉末和15～20wt％的二氟化锡粉末混合，再于150～200MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结 40～50h，制得靶材。
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为65～80mm。
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.15～0.25)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜。
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为45～75W，衬底负偏压为0～50V。
所述柔性衬底的材质为聚甲基丙烯酸甲酯。
本具体实施方式与现有技术相比的有益效果是：
本具体实施方式与现有技术相比的有益效果是：
(1)本具体实施方式以Sn、SnO2和SnF2三组元混合物作为靶材，在柔性衬底表面制得 F掺杂SnO2透明导电薄膜。由于Sn的延展性好且熔点低，所以通过压制和低温烧结就能获得高致密度的靶材，这不仅降低了靶材的制备成本，还为大规模生产F掺杂SnO2透明导电薄膜奠定了基础。
(2)本具体实施方式在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜时，由于靶材中含有 SnO2，从而避免了反应溅射时单纯金属靶材存在靶中毒的问题，而且扩大了获得高透明导电 F掺杂SnO2薄膜的O2流量范围，有利于F掺杂SnO2透明导电薄膜的大规模制备。
(3)本具体实施方式在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜时，靶材中SnF2溅射时分解，使F均匀掺杂于SnO2中；同时，通过O2流量的控制，可在薄膜中形成大量的氧空位，从而能在室温条件下在柔性衬底表面制得高透明导电的F掺杂SnO2薄膜。该方法工艺简单、生产成本低，同时避免了使用含F气体而污染环境。
本具体实施方式在柔性衬底表面制备的F掺杂SnO2透明导电薄膜经检测：电阻率<5×10-3Ω·cm，透明度>85％，且表面平整，颗粒大小均匀，与柔性衬底结合牢固。
因此，本具体实施方式的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的工艺简单、生产成本低、环境友好和适用于大面积规模生产，且在柔性衬底表面制备的F掺杂SnO2透明导电薄膜具有低的电阻率、高透明性、稳定性优异和力学性能良好的特点。
Claims (6)
1.一种在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将55～90wt％的锡粉末、5～25wt％的二氧化锡粉末和5～20wt％的二氟化锡粉末混合，再于100～200MPa条件下压制成型，然后于压强<1Pa和温度为190～210℃条件下烧结40～50h，制得靶材；
步骤二、先将所述靶材固定到磁控溅射系统的靶座上，再将清洗后的柔性衬底固定到衬底支架上，所述靶材与所述柔性衬底的距离为40～80mm；
步骤三、将所述磁控溅射系统的腔体抽真空至压强小于3×10-3Pa，再通入Ar与O2，通入的Ar与O2的流量比为1∶(0.05～0.25)；然后在室温条件下采用偏压射频溅射技术，在柔性衬底表面制得F掺杂SnO2透明导电薄膜；
溅射时，溅射气压为0.2～3Pa，溅射功率为15～75W，衬底负偏压为0～100V。
2.根据权利要求1所述的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，其特征在于所述锡粉末中Sn的含量大于99.9wt％，所述锡粉末的粒径<100μm。
3.根据权利要求1所述的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，其特征在于所述二氧化锡粉末中SnO2含量大于99.9wt％，所述二氧化锡粉末的粒径<100μm。
4.根据权利要求1所述的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，其特征在于所述二氟化锡粉末中SnF2含量大于99.9wt％，所述二氟化锡粉末的粒径<100μm。
5.根据权利要求1所述的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，其特征在于所述通入的Ar与O2的纯度大于99.99％。
6.根据权利要求1所述的在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法，其特征在于所述柔性衬底的材质为超薄玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811165189.4A CN109338318B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811165189.4A CN109338318B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109338318A CN109338318A (zh) | 2019-02-15 |
| CN109338318B true CN109338318B (zh) | 2020-10-30 |
Family
ID=65308627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811165189.4A Active CN109338318B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109338318B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110846637B (zh) * | 2019-10-28 | 2021-02-02 | 华南师范大学 | 一种新型SnO2微米线及其制备的柔性电子器件和应用 |
| CN114807856A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-29 | 浙江大学 | 一种氟掺杂氧化铟锡透明导电薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101638772B (zh) * | 2009-08-17 | 2011-03-30 | 鲁东大学 | 一种氟掺杂氧化锡透明导电膜的制备方法 |
| CN105378141B (zh) * | 2013-07-05 | 2018-05-18 | 旭硝子工业陶瓷株式会社 | 溅射靶材及其制造方法 |
| KR20150019350A (ko) * | 2013-08-13 | 2015-02-25 | 삼성디스플레이 주식회사 | 스퍼터링 타겟 제조 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 |
| CN103695856B (zh) * | 2013-12-24 | 2015-11-04 | 滨州学院 | 柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜及制备方法 |
| CN103993281A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-20 | 天津大学 | 一种制备fto透明导电薄膜的制备方法 |
| CN105821378B (zh) * | 2016-05-20 | 2019-03-08 | 郑州大学 | 一种铌掺杂二氧化锡透明导电膜及其制备方法 |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811165189.4A patent/CN109338318B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109338318A (zh) | 2019-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101638772B (zh) | 一种氟掺杂氧化锡透明导电膜的制备方法 | |
| CN102167597B (zh) | 一种氧气氛无压烧结法制备ito靶材的方法 | |
| CN101294272A (zh) | 柔性衬底上室温溅射沉积氧化铟锡透明导电薄膜的方法 | |
| CN100485082C (zh) | 一种直流磁控共溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的方法 | |
| CN101660121A (zh) | 阴阳离子共掺的n型氧化锌基透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN109338318B (zh) | 在柔性衬底表面制备F掺杂SnO2透明导电薄膜的方法 | |
| CN104616726A (zh) | 一种无铟透明电极及其制备方法 | |
| CN101413099A (zh) | 多晶掺钨氧化锡透明导电氧化物薄膜及其制备方法 | |
| CN103993288A (zh) | 一种透明导电FTO/Ag/FTO复合薄膜的制备方法 | |
| CN101654331A (zh) | 一种制备绒面ZnO透明导电镀膜玻璃的方法 | |
| CN104616719A (zh) | 一种低铟透明电极及其制备方法 | |
| CN104810114B (zh) | 高透光率柔性聚酰亚胺基底ito导电薄膜及其制备方法与应用 | |
| CN105347692A (zh) | 一种低温超声雾化热解沉积锂掺杂立方相SnO2薄膜的方法 | |
| CN103882384B (zh) | 一种azo靶材及azo透明导电薄膜的制备方法 | |
| CN103617831B (zh) | 一种高迁移率的铝掺杂氧化锌透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN103031556B (zh) | 一种ZnO/Al/ZnO光电透明导电薄膜的沉积制备方法 | |
| CN102751341A (zh) | 透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN101299423A (zh) | 非晶掺钨二氧化锡透明导电氧化物薄膜及其制备方法 | |
| CN105601125A (zh) | 一种用于电致变色玻璃的透明导电玻璃及其制备方法 | |
| CN108877987A (zh) | 基于柔性衬底的ZnO复合透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN105741916B (zh) | 一种柔性透明电极及其制备方法 | |
| CN103695856B (zh) | 柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜及制备方法 | |
| CN106024110B (zh) | 一种锡酸锶基柔性透明导电电极及其制备方法 | |
| CN103203912B (zh) | 一种新型azo镀膜玻璃及其制备工艺 | |
| CN201713564U (zh) | Izao透明导电膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |