籽晶层辅助的高性能TiO₂基透明导电薄膜及制备方法

摘要

本发明提供一种TiO2基透明导电膜，所述导电膜包括：衬底层，所述衬底为普通玻璃、石英玻璃、陶瓷基板、SrTiO3(STO)或LaAlO3(LAO)衬底；籽晶层，所述籽晶层为具有锐钛矿结构的TiO2籽晶层或具有锐钛矿结构的掺杂TiO2籽晶层；所述籽晶层的厚度为20nm～250nm；在所述籽晶层上利用该籽晶层诱导生长的掺杂TiO2覆盖层；所述覆盖层中掺杂元素总量为Ti元素的0.25mol％～20mol％，所述掺杂TiO2的掺杂元素包括Nb、Ta、V、Sc、Zr、Hf、Cr、Mo和W中的一种或几种；其中，所述籽晶层和所述覆盖层的总厚度为600nm～3.0μm。本发明还提供所述TiO2基透明导电膜的制备方法以及含有所述所述TiO2基透明导电膜的器件。

主权项

一种TiO2基透明导电膜，其特征在于，所述导电膜包括：衬底层，所述衬底层为普通玻璃、石英玻璃、陶瓷基板、SrTiO3（STO）或LaAlO3(LAO)衬底；籽晶层，所述籽晶层为具有锐钛矿结构的TiO2籽晶层或具有锐钛矿结构的掺杂TiO2籽晶层；所述籽晶层的厚度为20nm～250nm；所述TiO2籽晶层或掺杂TiO2籽晶层由化学沉积方法得到；所述化学沉积方法包括溶胶凝胶法提拉、溶胶凝胶法旋涂或溶胶凝胶法刮涂；其中采用二氧化钛或钛醇盐及所需量的掺杂离子作为溶质，采用无机碱和过氧化物的混合溶液作为溶剂，无机碱在溶液中的浓度范围在10‑3～10mol/L之间，过氧化物的浓度范围在1～30%之间,且无机碱和过氧化氢的摩尔比为：1:0.1～100，热处理温度为150℃～1000℃，退火时间为3h～6h；在所述籽晶层上利用该籽晶层诱导生长的掺杂TiO2覆盖层；所述覆盖层中掺杂元素总量为Ti元素的0.25mol%～20mol%，所述掺杂TiO2的掺杂元素包括Nb、Ta、V、Sc、Zr、Hf、Cr、Mo和W中的一种或几种；其中，所述籽晶层和所述覆盖层的总厚度为600nm～3.0μm。