PP 抚顺石化聚丙烯FC709M
提供一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法，其工艺简单，且薄膜功函数的调制幅度大。
一种提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法，在物理气相沉积法制备透明导电氧化物薄膜的过程中，对基底进行加热，加热温度为所述透明导电氧化物薄膜的二次结晶温度。
物理气相沉积法制备薄膜的过程，对基底进行加热，当基底加热温度较低时，薄膜为非晶态，此时由于薄膜中存在大量的缺陷，存在缺陷能级，所以薄膜的功函数较低；随着基底加热温度的升高，薄膜会开始结晶，但是由于此时的温度依然较低，晶粒能量不足，所以虽然此时薄膜已经完成结晶，但是晶格畸变及晶格缺陷依然较大；当基底加热温度进一步升高，会诱发薄膜的二次结晶过程，此时薄膜内部的晶格畸变和晶格缺陷大大减小，薄膜功函数增大。因此，本发明对基底进行加热，并选择薄膜的二次结晶温度为基底的加热温度，与现有技术中对基底加热通常是为了增加薄膜与基底之间的附着力、或者是为了获得晶态的薄膜的目的不同，而是为了较大幅度地提高薄膜的功函数。
相对于现有的提高透明导电氧化物薄膜功函数的方法，本发明的方法工艺简单，在薄膜沉积过程中原位进行基底加热即可，不需要对薄膜或基底进行另外的表面处理，可以较大幅度地提高透明导电氧化物薄膜的功函数，且不只适用于一种透明导电氧化物薄膜。
(1)依次使用丙酮、乙醇、去离子水对硅片基底进行各20min的超声清洗；
(2)将烘箱温度控制在70℃，1h将基底烘干；
(3)将烘干后的基底放入磁控溅射腔室，将腔室真空抽至6×10-4pa，靶材和基底之间的距离设定为设备能够实现的大值，为12cm；
(4)通入30sccm氩气，控制偏压电源为850v，等待15min，进行基底的预清洗过程；
(5)关闭偏压电源，将氩气流量设置为0sccm，将基底温度设为300℃，升温速率为55.2℃/min，等待5～10min使温度稳定；
(6)设置氩气流量为15sccm，利用射频电源溅射靶材制备ito薄膜，溅射功率为120w，溅射时间为15min，制得的ito薄膜厚度在100nm左右；
(7)停止通入氩气，停止基底加热，使薄膜在真空下进行自然降温，降温速率约为0.5℃/min，待降至室温附近，将薄膜取出，即完成薄膜的制备。
另外，作为本实施例的对比，将基底温度分别设为室温(25℃)、100℃、200℃、400℃，其它制备过程不变，以获得在不同基底温度条件下制备的ito薄膜。
请参阅图1-3，其为本实施例制得的ito薄膜的sem、xrd和ups测试结果，并将本实施例制得的ito薄膜与其他基底加热温度下制得的ito薄膜进行对比。各测试所采用的实验设备及测试条件分别为：sem：jsm-7500f，测试条件：放大5万倍；xrd：x'pertpro，荷兰思百吉公司，测试角度：10-80，测试速率：3.5°/min；ups：thermofischer，escalab250xi。
从图1和图2中ito薄膜的表面形貌和晶体结构衍变过程，可知通过本实施例方法制备得到的ito薄膜的结晶于100℃附近开始，而其二次结晶在300℃附近开始，二次结晶完成后(当基底加热温度达到400℃时)，薄膜的晶体结构没有改变，但是结晶度减弱，而且薄膜形貌在二次结晶前后发生较大变化。这是由于二次结晶是材料在结晶完成后、材料中的晶格畸变仍比较严重的情况下发生的二次结晶，二次结晶完成后，材料原来的晶体结构不会改变，但是结晶强度会变，而且二次结晶完成后会使材料的晶粒形状更加均匀，薄膜中的缺陷和残余应力大大减小。
由图3可知，当基底加热温度分别为25℃、100℃、200℃、300℃和400℃时，制得的ito薄膜的功函数分别为4.4ev、4.51ev、4.46ev、6.12ev和4.37ev，对比可见，当基底加热温度为300℃，即为ito薄膜的二次结晶温度时，其功函数大，为6.12ev，要远高于其他基底加热温度下ito薄膜的功函数。
本实施例采用磁控溅射法在n型硅片基底上制备sno2薄膜，具体过程包括以下步骤：
(1)依次使用丙酮、乙醇、去离子水对硅片基底进行各20min的超声清洗；
(5)关闭偏压电源，将氩气流量设置为0sccm，将基底温度设为200℃，升温速率为55.2℃/min，等待5～10min使温度稳定；
(6)设置氩气流量为15sccm，利用射频电源溅射靶材制备sno2薄膜，溅射功率为80w，溅射时间为15min，制得的sno2薄膜厚度在100nm左右；
另外，作为本实施例的对比，将基底温度分别设为室温(25℃)、100℃、300℃、400℃，其它制备过程不变，以获得在不同基底温度条件下制备的sno2薄膜。
从图4和图5中sno2薄膜的表面形貌和晶体结构衍变过程，可知通过本实施例方法制备得到的sno2薄膜的结晶于100℃附近开始，而其二次结晶在200℃附近开始，二次结晶完成后(当基底加热温度达到300℃时)，薄膜的晶体结构没有改变，但是结晶度减弱，而且薄膜形貌在二次结晶前后发生较大变化。这是由于二次结晶是材料在结晶完成后、材料中的晶格畸变仍比较严重的情况下发生的二次结晶，二次结晶完成后，材料原来的晶体结构不会改变，但是结晶强度会变，而且二次结晶完成后会使材料的晶粒形状更加均匀，薄膜中的缺陷和残余应力大大减小。
当基底加热温度分别为25℃、100℃、200℃、300℃和400℃时，制得的sno2薄膜的功函数分别为3.6ev、3.6ev、4.4ev、4.1ev和4.1ev，对比可见，当基底加热温度为200℃，即为sno2薄膜的二次结晶温度时，其功函数大，为4.4ev，要高于其他基底加热温度下sno2薄膜的功函数。
薄膜沉积过程中原位进行基底加热即可，不需要对薄膜或基底进行另外的表面处理，可以较大幅度地提高透明导电氧化物薄膜的功函数，且不只适用于一种透明导电氧化物薄膜，在光电器件领域具有重要的指导意义。
