專利名稱：一種高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法，其薄膜可用于汽車玻璃，建筑物玻璃，展示柜玻璃，飛機(jī)駕駛室玻璃，火車駕駛室玻璃。
背景技術(shù)：
電加熱玻璃通常也叫電加溫玻璃，是一種通電后能發(fā)熱升溫的夾層玻璃制品，分為電阻絲電加熱玻璃和薄膜電加熱玻璃。涉及電阻絲電加熱玻璃的專利包括 CN201039504Y、CN201039503Y、CN201156830Y、CN201904931U、CN201491304U、CN2181662Y 等等。電阻絲電加熱玻璃也能夠達(dá)到除霧霜的效果，但是由于電阻絲為不透明金屬絲且無法覆蓋整個(gè)玻璃表面，導(dǎo)致導(dǎo)電加熱玻璃的透明度降低和加熱不均勻。涉及薄膜電加熱玻璃的專利包括CN101962270A、CN2104776U、CN20159336U、CN1277162A 等等，薄膜電加熱玻璃可以克服電阻絲電加熱玻璃的缺點(diǎn)，同時(shí)引入了新的缺點(diǎn)。大部分電加熱薄膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、薄膜容易老化、使用壽命短。專利CN1277162A公開了一種氧化銦-錫薄膜電加熱玻璃的制作方法。銦是一種稀有金屬，價(jià)格昂貴且具有一定毒性，因此不利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。
研究發(fā)現(xiàn)鎵摻雜能在有效降低氧化鋅薄膜電阻率的同時(shí)提高其熱穩(wěn)定性，例如Asvarov等人研究了鎵摻雜含量為3at. %氧化鋅薄膜的熱穩(wěn)定性，薄膜的電阻率為 3. 8X ICT4 Q .m,耐熱溫度 35CTC (A. Asvarov et al. Physica Status Solidi C7, 2010, 6 =1553-1555);又如有科研者研究了鎵摻雜含量為4. 9at. %時(shí)，薄膜的耐熱溫度可提高至 5000C (J. L. Zhao et al. Optical Materials，2011，33 :768-772)。然而，鎵是一種貴金屬元素，當(dāng)作為單一的摻雜元素時(shí)，摻雜量一般在2at. %左右，降低其摻雜含量雖然可以降低成本，但是薄膜電阻率也會(huì)同時(shí)增大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種透明導(dǎo)電薄膜，是第III主族元素中的一種和鎵共摻雜的氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明的上述透明導(dǎo)電薄膜中，薄膜中鎵的摻雜是為了提高薄膜的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。少量鎵摻雜可有效提高氧化鋅薄膜的熱穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)其使用壽命。然而鎵是一種貴金屬元素，價(jià)格相對(duì)其他普通金屬較高。采用第III主族元素的一種進(jìn)行共摻雜，目的是進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本同時(shí)保證薄膜的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。所述的第 III主族元素為B，A1或In。而少量鎵元素可保證薄膜的熱穩(wěn)定性，其他摻雜元素可保證薄膜的導(dǎo)電性。如實(shí)際應(yīng)用要求薄膜具有較高的熱穩(wěn)定性，此時(shí)可適當(dāng)提高薄膜中鎵的摻雜含量降低其他共摻雜元素的摻雜含量；如實(shí)際應(yīng)用要求薄膜具有較低的電阻率而對(duì)耐熱溫度沒有太高要求，此時(shí)可適當(dāng)降低薄膜中鎵的摻雜含量同時(shí)提高其他共摻雜元素的摻雜含量，因此，第III主族元素中的一種和鎵共摻雜總含量為0. 5 5at. % ;鎵摻雜含量至少為0.5at. %。本發(fā)明中“at. % ”表不的是原子百分比。
上述所述的薄膜的電阻率為KT2KT4 Q m,耐熱溫度為300 600°C。
本發(fā)明的另一目的在于提高上述透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，可通過溶膠-凝膠法，電子束蒸發(fā)發(fā)或磁控濺射法制備；而本發(fā)明提供的是電子束蒸發(fā)優(yōu)選工藝參數(shù)；所述的電子束蒸發(fā)法的步驟
①將氧化鋅，氧化鎵和第III主族元素的氧化物中的一種混合，壓制燒結(jié)得到陶瓷靶；其中，鎵和第III主族元素中的一種共摻雜含量為0. 5 5at. % ；
②清洗并安裝基片，在10_3Pa，250°C，2轉(zhuǎn)/min下通入氬氣和氧氣的混合氣體，開始蒸鍍；所述的蒸鍍?cè)诟邏簽?kV，電子束流為30mA，蒸鍍時(shí)間為30min下進(jìn)行。
本發(fā)明的再一目的在于提供所述的透明導(dǎo)電薄膜在電加熱玻璃中的應(yīng)用。
制備出的玻璃可用于汽車玻璃，建筑物玻璃，展示柜玻璃，飛機(jī)駕駛室玻璃，火車駕駛室玻璃等領(lǐng)域。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
①本發(fā)明的薄膜在保證薄膜熱穩(wěn)定性(> 300°C )和電阻率(< 10_2Q .m)的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本；
②此薄膜具有鎵摻雜濃度低、熱穩(wěn)定性高、抗老化能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、原材料價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例I
電子束蒸發(fā)制備鋁+鎵共摻雜氧化鋅薄膜
①將純度為99.99 %的氧化鋅，氧化鋁和氧化鎵粉末按照鎵摻雜含量為I.Oat. %、鋁摻雜含量為2. Oat. %均勻混合，20MPa壓制5min，1100°C燒結(jié)360min，得到陶瓷靶；
②清洗并安裝玻璃基片，抽真空至10_3Pa ;基片加熱至250°C，轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/min ;通入氬氣和氧氣混合氣體，開始蒸鍍，高壓為6kV，電子束流為30mA，蒸鍍時(shí)間為30min。
此方法得到的薄膜厚度為200nm，電阻率為3.0X10_3Q !!!，可見光區(qū)透過率> 85%。權(quán)利要求
1.一種高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜，是第in主族元素中的一種和鎵共摻雜的氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜，其特征在于所述的第III主族元素為B, Al或In。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜，其特征在于所述的第III主族兀素中的一種和鎵共摻雜總含量為0. 5 5at. %。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜，其特征在于所述的鎵摻雜含量至少為 0. 5at. %0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜，其特征在于所述的薄膜的電阻率為10_210_4 Q m，耐熱溫度為300 6000C。
6.權(quán)利要求I所述的高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于所述的方法為電子束蒸發(fā)法，其步驟為①將氧化鋅，氧化鎵和第III主族元素的氧化物中的一種混合，壓制燒結(jié)得到陶瓷靶; 其中，第III主族元素中的一種和鎵共摻雜總含量為0. 5 5at. % ；②清洗并安裝玻璃基片，在10_3Pa，250°C，2轉(zhuǎn)/min下通入氬氣和氧氣的混合氣體，開始蒸鍍；所述的蒸鍍?cè)诟邏簽?kV，電子束流為30mA，蒸鍍時(shí)間為30min下進(jìn)行。
7.權(quán)利要求I所述的高熱穩(wěn)定性透明導(dǎo)電薄膜在電加熱玻璃中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法，所述的透明導(dǎo)電薄膜，是第III主族元素中的一種和鎵共摻雜的氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明的薄膜在保證薄膜熱穩(wěn)定性(＞300℃)和電阻率(＜10-2Ω·m)的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本；此薄膜具有鎵摻雜濃度低、熱穩(wěn)定性高、抗老化能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、原材料價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C14/06GK102534496SQ20121006533
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者侯波, 葉飛, 張文征, 曹善鵬 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)