一種p型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法，尤其涉及一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探測(cè)系統(tǒng)在探測(cè)紅外信號(hào)時(shí)，常會(huì)受到其他電磁波干擾使得被測(cè)物體紅外信號(hào)與背景信號(hào)間的對(duì)比度產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致敏感的熱釋電紅外線(xiàn)傳感器反生誤報(bào)。為了減少干擾電磁波信號(hào)對(duì)敏感傳感器的影響，需要紅外窗口具有屏蔽干擾電磁波的膜層。傳統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)多以η型半導(dǎo)體氧化物為主，具有較高的載流子濃度O11Vcm3)和較小的有效電子質(zhì)量，因此等離子波長(zhǎng)很難延伸至中紅外波段。一般的P型半導(dǎo)體氧化物(如CuA102、N1等)雖然具有一定的導(dǎo)電性，但是在紅外波段的透過(guò)率卻較低，不能滿(mǎn)足高紅外透過(guò)率的需求。雖然傳統(tǒng)的導(dǎo)電氧化物膜層(ΙΤ0等透明導(dǎo)電材料)能夠屏蔽電磁波，但只能在近紅外波段具備高的透過(guò)性，在中紅外和遠(yuǎn)紅外波段呈現(xiàn)高反射性，無(wú)法將目標(biāo)紅外信號(hào)透過(guò)紅外窗口，因此無(wú)法應(yīng)用于紅外探測(cè)器的窗口膜層。
[0003]本發(fā)明提出一種利用紅外透明高介電質(zhì)材料Y2O3摻雜銅元素的制膜方法以提供一種既中、遠(yuǎn)紅外透明且屏蔽干擾電磁波的薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的被動(dòng)式紅外探測(cè)系統(tǒng)中紅外透明導(dǎo)電薄膜不能同時(shí)兼顧屏蔽干擾電磁波信號(hào)和保持中、遠(yuǎn)紅外波段高透過(guò)性的問(wèn)題，而提出一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法。
[0005]—種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0006]一、焊接:將一塊尺寸為1mmX 10mm，厚度為Imm的Cu片，利用壓力電阻焊焊于直徑為49mm的金屬乾革E材上，形成一個(gè)組合勒材；
[0007]其中壓力電阻焊的工藝參數(shù)為??壓力為5kg?8kg，電流為150A?176A，電壓為75V?100V ；Cu片位于距乾革巴中心徑向距離為10_?12_處；
[0008]二、清洗:將步驟一中得到的組合靶材依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W?600W的條件下各清洗15min?30min，得到潔凈的組合靶材；將ZnS襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W?600W的條件下各清洗15min?30min，得到潔凈的襯底材料；
[0009]三、鍍膜前準(zhǔn)備工作:首先將潔凈的組合靶材安裝至磁控濺射靶上，并將潔凈的ZnS襯底置于高真空磁控濺射鍍膜系統(tǒng)內(nèi)的加熱臺(tái)上的中心位置，然后啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，使得真空度為1.0X10 4Pa?8.0X10 4Pa,接著啟動(dòng)加熱裝置，加熱襯底溫度至200 °C?700 °C ；
[0010]四、在氧氣氛中濺射鍍膜:首先調(diào)節(jié)所述潔凈的組合靶材的濺射功率在60W?200W之間，氬氣氣體流量調(diào)節(jié)為50sccm?150sccm，進(jìn)行反派和啟輝操作后，通入氧氣，氣體流量調(diào)節(jié)在2sccm?1sccm之間，將真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至0.8Pa?1.2Pa，并預(yù)派射5min?lOmin，預(yù)濺射結(jié)束后，保持組合靶材濺射功率在60W?200W之間，開(kāi)始向ZnS襯底表面鍍膜，鍍膜時(shí)間為Ih?2h ;
[0011]五、關(guān)機(jī):關(guān)閉所有氣閥及高真空磁控濺射系統(tǒng)操縱開(kāi)關(guān)，關(guān)閉電源并將真空倉(cāng)內(nèi)溫度降至25°C?70°C之間，得到膜厚為80nm?320nm的摻Cu的Y2O3薄膜。
[0012]本發(fā)明包括以下有益效果:
[0013]1、本發(fā)明通過(guò)在ZnS光學(xué)窗口表面鍍制具有中、遠(yuǎn)紅外透明和屏蔽干擾電磁波的P型導(dǎo)電均質(zhì)氧化物薄膜，有效避免紅外線(xiàn)傳感器反生誤報(bào)，提高了紅外探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)熱釋電紅外線(xiàn)傳感器的敏感性和準(zhǔn)確性；
[0014]2、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，用本發(fā)明在ZnS紅外窗口上制備的銅摻雜氧化釔薄膜具有大約-1OdB電磁屏蔽效率，且在紅外波段透過(guò)率>70%，解決了紅外透明導(dǎo)電薄膜不能同時(shí)兼顧屏蔽干擾電磁波信號(hào)和保持中、遠(yuǎn)紅外波段高透過(guò)性的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)驗(yàn)一制備的摻Cu的Y2O3薄膜的傅里葉紅外透過(guò)光譜；
[0016]圖中實(shí)線(xiàn)為實(shí)驗(yàn)一制備的摻Cu的Y2O3薄膜的紅外透過(guò)率與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為ZnS襯底的紅外透過(guò)率與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0018]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式中的一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法按以下步驟進(jìn)行:
[0019]一、焊接:將一塊尺寸為1mmX 1mm,厚度為Imm的Cu片，利用壓力電阻焊焊于直徑為49mm的金屬乾革E材上，形成一個(gè)組合勒材；
[0020]其中壓力電阻焊的工藝參數(shù)為??壓力為5kg?8kg，電流為150A?176A，電壓為75V?10V ；Cu片位于距乾革巴中心徑向距離為10_?12_處；
[0021]二、清洗:將步驟一中得到的組合靶材依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W?600W的條件下各清洗15min?30min，得到潔凈的組合靶材；將ZnS襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W?600W的條件下各清洗15min?30min，得到潔凈的襯底材料；
[0022]三、鍍膜前準(zhǔn)備工作:首先將潔凈的組合靶材安裝至磁控濺射靶上，并將潔凈的ZnS襯底置于高真空磁控濺射鍍膜系統(tǒng)內(nèi)的加熱臺(tái)上的中心位置，然后啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，使得真空度為1.0X10 4Pa?8.0X10 4Pa,接著啟動(dòng)加熱裝置，加熱襯底溫度至200 °C?700 °C ；
[0023]四、在氧氣氛中濺射鍍膜:首先調(diào)節(jié)所述潔凈的組合靶材的濺射功率在60W?200W之間，氬氣氣體流量調(diào)節(jié)為50sccm?150sccm，進(jìn)行反派和啟輝操作后，通入氧氣，氧氣氣體流量調(diào)節(jié)在2sccm?1sccm之間，將真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至0.8Pa?1.2Pa，并預(yù)濺射5min?lOmin，預(yù)濺射結(jié)束后，保持組合靶材濺射功率在60W?200W之間，開(kāi)始向ZnS襯底表面鍍膜，鍍膜時(shí)間為Ih?2h ;
[0024]五、關(guān)機(jī):關(guān)閉所有氣閥及高真空磁控濺射系統(tǒng)操縱開(kāi)關(guān)，關(guān)閉電源并將真空倉(cāng)內(nèi)溫度降至25°C?70°C之間，得到膜厚為80nm?320nm的摻Cu的Y2O3薄膜。
[0025]本發(fā)明包括以下有益效果:
[0026]1、本發(fā)明通過(guò)在ZnS光學(xué)窗口表面鍍制具有中、遠(yuǎn)紅外透明和屏蔽干擾電磁波的P型導(dǎo)電均質(zhì)氧化物薄膜，有效避免紅外線(xiàn)傳感器反生誤報(bào)，提高了紅外探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)熱釋電紅外線(xiàn)傳感器的敏感性和準(zhǔn)確性；
[0027]2、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，用本發(fā)明在ZnS紅外窗口上制備的銅摻雜氧化釔薄膜具有大約-1OdB電磁屏蔽效率，且在中、遠(yuǎn)紅外波段透過(guò)率>70%，解決了紅外透明導(dǎo)電薄膜不能同時(shí)兼顧屏蔽干擾電磁波信號(hào)和保持中、遠(yuǎn)紅外波段高透過(guò)性的問(wèn)題。
[0028]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是步驟一中壓力電阻焊的工藝參數(shù)為:壓力為6kg?7kg，電流為155A?170A，電壓為80V?90V ；Cu片位于距釔靶中心徑向距離為1mm?Ilmm處。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是步驟一中壓力電阻焊的工藝參數(shù)為??壓力為6kg，電流為160A，電壓為85V ；Cu片位于距釔靶中心徑向距離為1mm處。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是步驟二中將步驟一中得到的組合靶材依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為400W?500W的條件下各清洗20min?25min，將ZnS襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為400W?500W的條件下各清洗20min?25min。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是步驟二中將步驟二中得到的組合靶材依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為500W的條件下各清洗25min，將ZnS襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為400W的條件下各清洗20min。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟三中啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，使得真空度為2.0X10 4Pa?7.0X10 4Pa,加熱襯底溫度至300°C?600°C。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟三中啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空，使得真空度為4.0X10 4Pa,加熱襯底溫度至500°C。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】八