一種氮氟共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工，特別是一種氮氟共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋅薄膜是一種直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的壓電、氣敏性能以及高的化學(xué)穩(wěn)定性，因而在平面顯示器、太陽(yáng)能電池、LDs、LEDs以及其它光電子元器件中得到了廣泛的應(yīng)用。獲得高質(zhì)量穩(wěn)定的P型薄膜是實(shí)現(xiàn)ZnO基光電器件化的關(guān)鍵。目前，國(guó)際上公認(rèn)族元素中的N替代O位是實(shí)現(xiàn)P型ZnO較理想的摻雜途徑。但p-ZnO: N薄膜的導(dǎo)電性能會(huì)隨著時(shí)間、光照和溫度條件發(fā)生變化，穩(wěn)定性不足。
[0003]目前制備摻雜Zn0薄膜的方法有許多種，主要有磁控濺射法、脈沖激光沉積法、化學(xué)氣相沉積法、分子束外延法、噴霧熱分解法及溶膠-凝膠法等，但由于種種原因，特別是由于現(xiàn)有方法中涉及到的工作氣壓、濺射功率、襯底溫度和濺射角度等存在的問(wèn)題，都會(huì)對(duì)沉積薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)產(chǎn)生重要的影響，所制得的產(chǎn)品導(dǎo)電性能差，透射率低，滿足不了實(shí)際對(duì)氧化鋅薄膜的需要，因此氧化鋅薄膜生產(chǎn)上的改進(jìn)和創(chuàng)新是必需解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種氮氟共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，可有效解決提高氧化鋅薄膜的導(dǎo)電性和透射率的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，將鋅靶和玻璃基底分別置于磁控濺射設(shè)備真空室內(nèi)的陰極上和樣品臺(tái)中，待真空室的真空度< 5.0 X 10—4Pa后，先通入濺射氣體氬氣，除去鋅靶表面的雜物，然后通入氧氣和氮氟氣混合成的反應(yīng)氣體，在入射功率為100?600W、壓強(qiáng)0.5?
2Pa、玻璃襯底溫度100?400 °C下，濺射20?50min，得到氮氟摻雜氧化鋅薄膜，在溫度150?500°C下退火20?90min，得成品氮氟共摻雜氧化鋅薄膜；
所述的氬氣、氧氣、氮氟混合氣的通入量的體積比為(21?24): (12?15): (7?10); 所述的氮氟混合氣中氮?dú)馀c氟氣的體積比(90?99): (I?1)。
[0006]本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易操作，成本低，效果好，產(chǎn)品質(zhì)量好，有效提高了氧化鋅薄膜的導(dǎo)電性和透射率，增強(qiáng)了使用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0009]本發(fā)明在具體實(shí)施中可由以下實(shí)施例給出。
[0010]實(shí)施例1
本發(fā)明在具體實(shí)施中，由以下方法實(shí)現(xiàn):將鋅靶和玻璃基底分別置于磁控濺射設(shè)備真空室內(nèi)的陰極上和樣品臺(tái)中，待真空室的真空度< 5.0 X 10—4Pa后，先通入濺射氣體氬氣，除去鋅靶表面的雜物，然后通入氧氣和氮氟氣混合成的反應(yīng)氣體，在入射功率為200?300W、壓強(qiáng)0.8?1.2 Pa、玻璃襯底溫度220?280°C下，濺射32?38min，得到氮氟摻雜氧化鋅薄膜，在溫度250?350°C下退火30?SOmin，得成品氮氟共摻雜氧化鋅薄膜；
所述的氬氣、氧氣、氮氟混合氣的通入量的體積比為(22?23): (13?14): (8?9); 所述的氮氟混合氣中氮?dú)馀c氟氣的體積比(92?97): (3?8)。
[0011]實(shí)施例2
本發(fā)明在具體實(shí)施中，可由以下方法實(shí)現(xiàn):將質(zhì)量純度為99.99%鋅靶和清洗烘干后的玻璃基底分別置于磁控濺射設(shè)備真空室內(nèi)的陰極上和樣品臺(tái)中，待真空室的真空度<5.0X 10—4Pa后，先通入濺射氣體氬氣，除去鋅靶表面的雜物，然后通入反應(yīng)氣體氧氣和氮氟氣混合氣體，氬氣、氧氣、氮氟混合氣的標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘通入量比例為21:12: 7，氮氟混合氣中氮?dú)馀c氟氣的體積比為90:10，濺射時(shí)系統(tǒng)壓強(qiáng)為0.5Pa，襯底溫度為100°C，入射功率為100W，濺射為20min，得到氮氟摻雜氧化鋅薄，得到氮氟共摻雜氧化鋅薄膜后在空氣氛圍中進(jìn)行退火，退火溫度為150°C，退火時(shí)間為20min。氮氟摻雜氧化鋅薄的電阻率降為1X10—4Ωcm，可見(jiàn)光透射率為84 %。
[0012]實(shí)施例3
本發(fā)明在具體實(shí)施中，也可由以下方法實(shí)現(xiàn):將質(zhì)量純度為99.99%鋅靶和清洗烘干后的玻璃基底分別置于磁控濺射設(shè)備真空室內(nèi)的陰極上和樣品臺(tái)中，待真空室的真空度<5.0X 10—4Pa后，先通入派射氣體氬氣，除去革E材表面的雜物，然后通入反應(yīng)氣體氧氣和氮氟氣混合氣體，氬氣、氧氣、氮氟混合氣的標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘通入量比例為22:13:8，氮氟混合氣中氮?dú)馀c氟氣的體積比為93: 7，濺射時(shí)系統(tǒng)壓強(qiáng)為I Pa，襯底溫度為200 °C，入射功率為200W，濺射為30min，得到氮氟摻雜氧化鋅薄。得到氮氟共摻雜氧化鋅薄膜后在空氣氛圍中進(jìn)行退火，退火溫度為200°C，退火時(shí)間為30min。氮氟摻雜氧化鋅薄的電阻率降為3X 10—4Ωcm，可見(jiàn)光透射率為87 %。
[0013]實(shí)施例4
本發(fā)明在具體實(shí)施中，也可由以下方法實(shí)現(xiàn):將質(zhì)量純度為99.99%鋅靶和清洗烘干后的玻璃基底分別置于磁控濺射設(shè)備真空室內(nèi)的陰極上和樣品臺(tái)中，待真空室的真空度<5.0X 10—4Pa后，先通入派射氣體氬氣，除去革E材表面的雜物，然后通入反應(yīng)氣體氧氣和氮氟氣混合氣體，氬氣、氧氣、氮氟混合氣的標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘通入量比例為23:14:9，氮氟混合氣中氮?dú)馀c氟氣的體積比為96:4，濺射時(shí)系統(tǒng)壓強(qiáng)為1.5Pa，襯底溫度為300°C，入射功率為400W，濺射為40min，得到氮氟摻雜氧化鋅薄。得到氮氟共摻雜氧化鋅薄膜后在空氣氛圍中進(jìn)行退火，退火溫度為250°C，退火時(shí)間為40min。氮氟摻雜氧化鋅薄的電阻率降為5X 10—4Ωcm，可見(jiàn)光透射率為89 %。
[0014]實(shí)施例5
本發(fā)明在具體實(shí)施中，也可由以下方法實(shí)現(xiàn):將質(zhì)量純度為99.99%鋅靶和清洗烘干后的玻璃基底分別置于磁控濺射設(shè)備真空室內(nèi)的陰極上和樣品臺(tái)中，待真空室的真空度<5.0X 10—4Pa后，先通入派射氣體氬氣，除去革E材表面的雜物，然后通入反應(yīng)氣體氧氣和氮氟氣混合氣體，氬氣、氧氣、氮氟混合氣的標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘通入量比例為24:15:10，氮氟混合氣中氮?dú)馀c氟氣的體積比為99:1，濺射時(shí)系統(tǒng)壓強(qiáng)為2Pa，襯底溫度為400°C，入射功率為600W，濺射為50min，得到氮氟摻雜氧化鋅薄。得到氮氟共摻雜氧化鋅薄膜后在