一种低电阻透明导电薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及导电薄膜材料，尤其涉及一种低电阻透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、在tco（transparent conductive oxides，透明导电氧化物）薄膜材料技术领域，透明导电薄膜因其独特的光电性能而广泛应用于各种光电器件中。常见的tco薄膜主要分为氧化铟锡（ito）薄膜、掺铝的氧化锌（azo）薄膜、掺氟的氧化锡（fto）薄膜、掺锑的氧化锡（ato）薄膜、掺镓的氧化锌（gzo）薄膜、掺杂其他元素的氧化锌（zno）薄膜、钛氧化物（tio2）基薄膜等。这些薄膜材料各具特色，但在众多tco薄膜中，ito薄膜因其优越的光电性能而脱颖而出，其具有可见光波段的高透射率、高电导率、紫外波段吸收、红外波段高反射等特点，因此被广泛应用于液晶显示、太阳能电池、触摸屏等电子器件中，并作为一种良好的电磁屏蔽材料。

2、ito薄膜的制备方法多种多样，主要可以分为物理方法和化学方法两大类。物理方法主要包括磁控溅射法、电子束蒸发法、脉冲激光沉积法等。这些方法能够制备出质量较高的ito薄膜，但往往需要较高的沉积温度或后续的热处理过程。例如，磁控溅射法是一种常用的物理沉积方法，能够在较低的压力下进行，沉积速率快，且能够制备出致密、均匀的薄膜。然而，尽管ito薄膜的制备工艺已经相对成熟，但仍存在一些缺陷和问题。其中，最主要的问题之一是需要高温处理。高温处理不仅增加了制备成本，还限制了基底材料的选择范围，特别是对于一些不耐高温的基底材料，如塑料等，传统的高温制备工艺并不适用。另一方面，室温下制备的大尺寸ito薄膜往往存在电阻率较高、均匀性难以保证等问题。这是因为随着薄膜尺寸的增加，保持其电阻和透光率的均匀性变得越来越困难，从而限制了ito薄膜的进一步广泛应用。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种低电阻透明导电薄膜及其制备方法。

2、第一方面，本发明提供了一种低电阻透明导电薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、s1：于室温条件下通过磁控溅射法在基底表面形成ito薄膜；

4、s2：将所述ito膜层进行梯度冷冻处理，后恢复至室温，得到第一ito薄膜；

5、s3：将所述第一ito薄膜置于微波-超声波复合场中进行微波-超声波协同处理，得到第二ito薄膜；

6、s4：将所述第二ito薄膜按照所述s2步骤和所述s3步骤依次进行交替循环处理，得到所述低电阻透明导电薄膜；

7、其中，所述微波-超声波协同处理的工作条件参数包括：微波功率为650~800w，超声功率为80~150w，时间为30~60秒。

8、进一步地，所述微波功率为720w，所述超声功率为115w。

9、进一步地，所述低电阻透明导电薄膜为未掺杂其他元素的单层ito薄膜，所述其他元素为除in、sn和o之外的元素。

10、进一步地，所述梯度冷冻处理步骤包括以下过程：

11、第一阶段：以5℃/min的降温速率从室温降低至-40~-30℃，保持30~60分钟；

12、第二阶段：以1℃/min的降温速率继续降温至-60~-50℃，保持60~90分钟。

13、进一步地，所述基底包括尺寸为6英寸的基底。

14、进一步地，所述磁控溅射法的工作条件参数包括：所述基底温度为室温，以氧化锡和氧化铟的重量比为10:90的ito材料为靶材，所述靶材和所述基底之间的距离为50~60mm，磁控溅射功率为30~60w，磁控溅射气体由流量为1~5sccm的氧气和流量为110~130sccm的氩气组成，所述磁控溅射气体的压强0.2~0.5pa。

15、进一步地，所述ito薄膜的厚度为95~110nm。

16、进一步地，所述交替循环处理的次数为4~6次。

17、第二方面，基于同一个发明构思，本发明提供了一种低电阻透明导电薄膜，所述低电阻透明导电薄膜是采用第一方面任一项所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法制得。

18、进一步地，所述低电阻透明导电薄膜的性质参数包括：方阻平均值小于40ω/□，方阻均匀性小于10%。

19、本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

20、本发明实施例提供了一种低电阻透明导电薄膜及其制备方法，针对现有ito薄膜制备工艺，本发明通过引入梯度冷冻工艺和微波-超声波协同处理工艺对ito薄膜进行联合改性处理，利用梯度冷冻、微波的穿透性和加热效应以及超声波的空化作用，能够调整薄膜内部晶粒大小、分布和取向等微观结构，修复ito 薄膜内的结构缺陷，平衡薄膜内部的应力分布，从而改善其电学和光学性能，成功实现了室温条件下低电阻和高均匀性的大尺寸ito薄膜制备。

技术特征：

1.一种低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述微波功率为720w，所述超声功率为115w。

3.根据权利要求1所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述低电阻透明导电薄膜为未掺杂其他元素的单层ito薄膜，所述其他元素为除in、sn和o之外的元素。

4.根据权利要求1所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述梯度冷冻处理步骤包括以下过程：

5.根据权利要求1所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述基底包括尺寸为6英寸的基底。

6.根据权利要求1或5所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射法的工作条件参数包括：所述基底温度为室温，以氧化锡和氧化铟的重量比为10:90的ito材料为靶材，所述靶材和所述基底之间的距离为50~60mm，磁控溅射功率为30~60w，磁控溅射气体由流量为1~5sccm的氧气和流量为110~130sccm的氩气组成，所述磁控溅射气体的压强0.2~0.5pa。

7.根据权利要求1所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述ito薄膜的厚度为95~110nm。

8.根据权利要求1所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述交替循环处理的次数为4~6次。

9.一种低电阻透明导电薄膜，其特征在于，所述低电阻透明导电薄膜是采用权利要求1~8任一项所述的低电阻透明导电薄膜的制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的低电阻透明导电薄膜，其特征在于，所述低电阻透明导电薄膜的性质参数包括：方阻平均值小于40ω/□，方阻均匀性小于10%。

技术总结
本发明公开了一种低电阻透明导电薄膜及其制备方法，涉及ITO薄膜材料技术领域，所述制备方法包括以下步骤：S1：于室温条件下通过磁控溅射法在基底表面形成ITO薄膜；S2：将所述ITO膜层进行梯度冷冻处理，后恢复至室温，得到第一ITO薄膜；S3：将所述第一ITO薄膜置于微波‑超声波复合场中进行微波‑超声波协同处理，得到第二ITO薄膜；S4：将所述第二ITO薄膜按照所述S2步骤和所述S3步骤依次进行交替循环处理，得到所述低电阻透明导电薄膜。针对现有ITO薄膜制备工艺，本发明通过引入梯度冷冻工艺和微波‑超声波协同处理工艺对ITO薄膜进行联合改性处理，实现了室温条件下低电阻和高均匀性的ITO薄膜制备。

技术研发人员：陈港,陈沐
受保护的技术使用者：安徽点宇新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6