專利名稱：一種透明導(dǎo)電膜用zd(h)o材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 光電材料，具體地說，本發(fā)明是一種透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料及 其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，透明導(dǎo)電薄膜是液晶顯示、平板顯示、靜電屏蔽、太陽能電池必需的功能材 料，普遍方法是以ITO半導(dǎo)體陶瓷(90% In2O3-IO% SnO2)作為濺射源，在氬氣或氬氧混合 氣氛中基板100-550°C下磁控濺射法制備ITO透明導(dǎo)電薄膜，所制備的透明導(dǎo)電薄膜可見 光透過率> 85%，且電阻率小于IX 10_4 Ω .cm。由于ITO材料中的主組成原料稀有銦金屬地殼中存量有限因而價格昂貴，再 者ITO透明導(dǎo)電薄膜在特定使用環(huán)境下的不穩(wěn)定，也限制了它的應(yīng)用范圍，所以當(dāng)前對 AZ0(A1203+Zn0) ,GZO(Ga203+Zn0)等材料的研究又開始興起。但是到目前為止國際上還沒有 資料報道有性能達(dá)到或優(yōu)于ITO透明導(dǎo)電膜的低成本材料被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種優(yōu)質(zhì)透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料。本發(fā)明的另一目的是提供該種透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料的制備方法。為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種透明導(dǎo)電膜用ZD (H) 0材料以ZnO粉體為主料，攙雜Dy2O3粉體和/或Ho2O3粉 體，組成原料粉體。其中，ZnO粉體為75_98wt%，Dy2O3粉體與Ho2O3粉體的含量之和為2. 0-25wt%, 均以原料粉體的總重量計。上述的ZnO粉體、Dy2O3粉體與Ho2O3均為純度大于或等于4N、粉體平均粒徑在 0. 01-150微米的粉體。所述的原料粉體是充分混合粉體(不限于任何方式的干式或濕式混合)或化學(xué)共 沉淀粉體。上述的原料粉體中，還可攙雜有Al203、Ga203、B203、In203、Sc203、Y203中一種或多種。上述的透明導(dǎo)電膜用ZD (H)O材料的制備方法，采用以下步驟A.以純度大于或等于4N的75-98wt%mZn0粉體攙雜占原料粉體總重量 2. 0-25wt %的高純Dy2O3和/或Ho2O3粉體為主要材料，構(gòu)成充分混合均勻粉體或共沉淀粉 體，粉體的平均粒子徑在0.01-150微米范圍內(nèi)；B.將以上構(gòu)成的充分混合均勻粉體或共沉淀粉體，在850-1650°C燒結(jié)致密化得 到相對密度90%以上100%以下的產(chǎn)物，即得。該產(chǎn)物是一種半導(dǎo)體材料。本發(fā)明的ZD(H)O材料的特點是磁控濺射制造的透明導(dǎo)電薄膜的電阻率可達(dá)到 IX IO-4 Ω · cm的數(shù)量級，在750nm以下所有厚度的透明導(dǎo)電膜可見光透過率均可大于 90%。
所述的燒結(jié)是熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、金屬模壓制成型燒結(jié)、冷等靜壓成型燒 結(jié)、凝膠注模成型燒結(jié)或注漿成型燒結(jié)中的任意一種。ZD (H) 0材料相對與ITO材料的優(yōu)點在是1.本發(fā)明的ZD(H)O原料成本是ITO材料1/4。2.本發(fā)明的ZD(H)O用于磁控濺射生產(chǎn)透明導(dǎo)電膜的濺射過程更穩(wěn)定，不存在類 似ITO的靶面毒化現(xiàn)象，生產(chǎn)效率高。3.本發(fā)明的ZD(H)O鍍膜生產(chǎn)過程更易控制，在不加熱基板的條件下，低功率濺射 就能制造出電阻率小于1Χ10_4Ω · cm，可見光透過率(400-700nm)大于90%的透明導(dǎo)電 膜，在塑料等柔性基底的導(dǎo)電膜的生產(chǎn)中具有明顯優(yōu)勢。4.本發(fā)明的ZD(H)O透明導(dǎo)電膜在潮濕的空氣中、氧氣中或還原氣氛中薄膜性能 的穩(wěn)定性均非常優(yōu)良，750nm以下所有厚度可見光透過率(400-700nm)大于90%，這一性能 大大優(yōu)于ΙΤΟ、AZO、GZO等薄膜，未來應(yīng)用范圍更為廣泛。5.本發(fā)明的ZD(H)O透明導(dǎo)電薄膜在750nm以下所有厚度的透明導(dǎo)電膜可見光透 過率均可大于90%，在透過率均大于90%的前提下電阻率最小可達(dá)到1Χ10_4Ω μπι，綜合 性能優(yōu)于ITO及目前公開資料報道的其它材料，滿足各種透明導(dǎo)電膜要求，尤其是更能適 應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。
具體實施例方式實施例1稱量純度為4Ν、平均粒徑1. 0微米的ZnO粉1000克，加入重量比10%平均粒徑 5微米Dy2O3粉體，加入35%總重量的去離子純水和0. 5 %的三乙醇胺，1 %的聚乙烯醇有 機助劑，用球磨機球磨混合12小時以上。經(jīng)料漿噴霧干燥造粒處理，得到平均粒子徑50 微米的原料。用金屬模1噸/CM2的壓力成型得到相對密度大于50%的直徑150毫米的 坯體，將此坯體在空氣爐中500攝氏度保溫4小時脫除有機添加劑，升溫到1550攝氏度燒 結(jié)致密，得到相對密度98%的陶瓷半導(dǎo)體，將燒結(jié)體加工磨削到直徑76毫米厚度6毫米 的ZD (S) 0材料，在SIM560磁控濺射機中磁控鍍膜，功率100W，Ar2壓力0. 6Pa,玻璃基板溫 度常溫，濺射過程穩(wěn)定易控濺，用XP-I臺階儀測量測得薄膜厚度600納米，CARY-100分光 光度計測得400-700納米的可見光透過率大于92%，以SZ-82四探針測試儀測得電阻率 3. 1 X IO"4 Ω ^m,薄膜在空氣中300°C加熱1小時，或在90°C水煮24小時，電阻率的變化小 于5 %，透過率基本無變化，綜合性能優(yōu)良。實施例2稱量純度為4N、平均粒徑5. 0微米的ZnO粉1000克，加入重量比5%平均粒徑5微 米Dy2O3粉體和重量比5%平均粒徑3微米Ho2O3粉體，再加入35%總重量的去離子純水用 球磨機球磨混合12小時以上，干燥過100目篩，將粉體裝入內(nèi)徑100毫米內(nèi)有BN涂層的高 強石墨模具，在熱壓爐中950攝氏度熱壓燒結(jié)1小時，冷卻脫模機械加工得到相對密度95% 直徑76毫米厚度6毫米的ZD (H) 0材料，在SIM560磁控濺射機中鍍膜，功率100W，Ar2壓力 0. 6Pa,玻璃基板溫度常溫，濺射過程穩(wěn)定易控濺。用XP-I臺階儀測量測得薄膜厚度660納 米，CARY-100分光光度計測得400-700納米的可見光透過率大于92%，以SZ-82四探針測 試儀測得電阻率2. IX IO"4 Ω ·αιι，薄膜在空氣中300°C加熱1小時，或在90°C水煮24小時，電阻率的變化小于5%，透過率基本無變化，綜合性能優(yōu)良。實施例3 稱量純度為4N、平均粒徑5. 0微米的ZnO粉1500克，加入重量比10%平均粒徑5 微米Ho2O3粉體，加入35%總重量的去離子純水用球磨機球磨混合12小時以上，干燥過100 目篩，將粉體裝入帶有氧化鋁涂層的低碳鋼包套，800攝氏度加熱抽真空脫氣2小時封焊， 在980攝氏度的氬氣熱等靜壓爐中燒結(jié)1小時，冷卻去除包套，機加工得到相對密度98% 直徑76毫米厚度6毫米的ZD (H) 0材料，在SIM560磁控濺射機中鍍膜，功率100W，Ar2壓力 0. 6Pa，玻璃基板溫度常溫，濺射過程穩(wěn)定易控濺，用XP-I臺階儀測量測得薄膜厚度750納 米，CARY-100分光光度計測得400-700納米的可見光透過率大于92%，以SZ-82四探針測 試儀測得電阻率1. 9X 10_4Ω κπι，薄膜在空氣中300°C加熱1小時，或在90°C水煮24小時， 電阻率的變化均小于5 %，透過率基本無變化，綜合性能優(yōu)良。實施例4將純水、甲基丙烯酰胺單體N-N，二甲基雙丙烯酰胺以100 16-18 0.6-1的比 例充分溶解組成預(yù)混液，以適量的四甲基氫氧化氨(0. 1-1. 5% )做分散劑，稱量純度為4N、 平均粒徑2微米的ZnO粉1000克，加入重量比10%平均粒徑5微米Dy2O3粉體，將原料粉體 攪拌制漿，漿料中粉體的固相含量55-65%，制好的漿料倒入球模機中用氧化鋯球做介質(zhì)球 磨12小時以上，再加入0. 1-1 %體積的正丁醇等有機脫氣劑及0. 1-1. 5wt%。四甲基乙二胺 催化劑和0. 01-0. 5wt%。過硫酸氨引發(fā)劑在真空攪拌機中攪拌脫氣20分鐘，過100目篩澆注 入直徑150毫米的無孔模具，濕坯體固化脫模后，經(jīng)60-150°C在烘箱中烘干從而得到高密 度素坯，在空氣爐中450°C保溫4小時脫除有機添加劑后，繼續(xù)升溫至1550°C燒結(jié)2小時緩 慢降至室溫。機加工得到相對密度99%直徑76毫米厚度6毫米的ZD (H) 0材料，在SIM560 磁控濺射機中鍍膜，功率100W，Ar2壓力0. 6Pa，玻璃基板溫度常溫，濺射過程穩(wěn)定易控制。 用XP-I臺階儀測量測得薄膜厚度500納米，CARY-100分光光度計測得400-700納米的可 見光透過率大于92%，以SZ-82四探針測試儀測得電阻率4. IXlO-4 Ω · cm，薄膜在空氣中 300°C加熱1小時，或在90°C水煮24小時，電阻率的變化均小于5%，透過率基本無變化，綜 合性能優(yōu)良。比較例1以相對密度99%直徑76毫米厚度6毫米的ITO材料，在SIM560磁控濺射機中鍍 膜，功率100W，Ar2壓力0. 6Pa,玻璃基板溫度常溫，薄膜用XP-I臺階儀測量測得厚度450納 米，CARY-100分光光度計測得400-700納米的可見光透過率小于80%，以SZ-82四探針測 試儀測得電阻率3. 2X IO"4 Ω ^m,薄膜在空氣中300°C加熱1小時，電阻率下降大于250%， 90°C水煮1小時，電阻率下降35%以上，透過率均小于78%，綜合性能沒有本發(fā)明的ZD(H) 0材料優(yōu)良。以上對本發(fā)明所提供的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料及其制備方法進行了詳細(xì)介 紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只 是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā) 明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理 解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料，其特征在于以ZnO粉體為主料，攙雜Dy2O3粉體和/或Ho2O3粉體，組成原料粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)0材料，其特征在于ZnO粉體為 75-98wt%, Dy203粉體與Ho203粉體的含量之和為2. 0_25wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)0材料，其特征在于所述的ZnO粉體、 Dy203粉體與Ho203均為純度大于或等于4N、粉體平均粒徑在0. 01-150 微米的粉體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)0材料，其特征在于所述的原料粉體是 充分混合粉體或化學(xué)共沉淀粉體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)0材料，其特征在于還 可攙雜有 Al203、Ga203、B203、ln203、Sc203、Y203 中一種或多種。
6.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)0材料的制備方法，其特征在于，采用以下步驟A.以純度大于或等于4N的75-98襯％的ZnO粉體攙雜占原料粉體總重量2.0-25wt% 的高純Dy203和/或Ho203粉體為主要材料，構(gòu)成充分混合均勻粉體或共沉淀粉體，粉體的平 均粒子徑在0. 01-150微米范圍內(nèi)；B.將以上構(gòu)成的充分混合均勻粉體或共沉淀粉體，成型后在850-1650°C燒結(jié)致密化 得到相對密度90%以上100%以下的產(chǎn)物，即得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透明導(dǎo)電膜用ZD(H)0材料的制備方法，其特征在于所述的 燒結(jié)是熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、金屬模壓制成型燒結(jié)、冷等靜壓成型燒結(jié)、凝膠注模成型 燒結(jié)或注漿成型燒結(jié)中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料。該透明導(dǎo)電膜用ZD(H)O材料以ZnO粉體為主料，攙雜Dy2O3粉體和/或Ho2O3粉體，組成原料粉體。ZnO粉體為75-98wt％，Dy2O3粉體與Ho2O3粉體的含量之和為2.0-25wt％。本發(fā)明的ZD(H)O材料的特點是磁控濺射制造的透明導(dǎo)電薄膜的電阻率可達(dá)到1×10-4Ω·cm，在750nm以下所有厚度的透明導(dǎo)電膜可見光透過率均可大于90％，性能穩(wěn)定性良好。
文檔編號C04B35/453GK101870580SQ20091013398
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者孔偉華 申請人:宜興佰倫光電材料科技有限公司;孔偉華