用于ZnO和摻雜ZnO薄膜成核的種子層及種子層沉積方法

用于ZnO和摻雜ZnO薄膜成核的種子層及種子層沉積方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及低輻射板，尤其涉及具有種子層以改進ZnO或摻雜ZnO結晶化的低輻 射板以及用于形成這類低輻射板的方法。
【背景技術】
[0002] 日光控制玻璃通常用于例如建筑物玻璃窗及車輛車窗領域，通常提供高可見光透 射率和低輻射率。高可見光透射率能夠允許更多的陽光穿過玻璃窗，由此在很多視窗應用 中是期望的。低輻射率能夠阻擋紅外線（IR)照射以減少不希望的內部升溫。
[0003] 在低輻射玻璃中，IR照射以最低吸收率和輻射率的方式被大部分反射，由此減少 了傳輸至低輻射表面以及從低輻射表面傳輸的熱量。通常日光控制玻璃大體具有大約〇. 1 的輻射率和大約80%的光傳輸率。高透射率、低輻射玻璃通常包括反射金屬膜（例如銀） 以提供紅外反射和低輻射率，連同多種介電層（例如氧化錫或氧化鋅）來提供防止氧化或 腐蝕的屏障，以及作為光填料并且用作抗反射涂層以改進玻璃板的光學特性。
[0004] 反射層的整體質量（例如其結晶取向）對于實現所需的例如高可見光透射率和低 輻射率（即高熱量反射）的性能是重要的。實現低輻射的一種已知方法是形成相對厚的銀 層。但是，隨著銀層厚度的增加，反射層的可見光透射率是降低的，制造生產能力也降低，而 整體制造成本是增加的。因此，需要形成盡可能薄的銀層，同時仍能提供適應于低輻射應用 的輻射率。

【發明內容】

[0005] 本發明涉及一種用于形成具有大粒度及更好晶向的含有氧化鋅的層的方法。在一 些實施例中，本發明公開了用于低輻射玻璃應用的在玻璃襯底上促進（002)定向氧化鋅層 的方法。通過實現優化的（111)晶體取向，（002)定向氧化鋅能夠增強置于其上的銀層的 傳導率。在一些實施例中，增強的氧化鋅層能夠得到改進的電子迀移率和導電率，在同一透 光水平上提供更好的傳導膜。
[0006] 在一些實施例中，本發明公開了在形成氧化鋅層之前形成包括金屬元素的種子 層。金屬元素具有很強的低溫結晶傾向，甚至在非晶質襯底上，因此包括金屬元素的種子層 能夠具有更好的結晶取向，其能夠促進具有所需晶體結構的氧化鋅層的形成。例如，具有擁 有六方密堆積（hep)和面心立方（fee) (111)結構的金屬的含金屬種子層能夠誘導含金屬 的種子層之上的氧化鋅的基底板（002)的偽外延生長。
【附圖說明】
[0007] 為了便于理解，已經使用的相同的附圖標記（在可能的情況下）用于表示（附圖 中共同的）相同的元件。附圖不是等比例繪制，并且附圖中的多個元件的相對尺寸是示意 性繪制的而不必是等比例的。
[0008] 結合附圖研宄下列詳細說明將更好地理解本發明的技術，其中：
[0009] 圖1A示出根據本發明的一些實施例的示例性的薄膜涂層。
[0010] 圖1B示出根據本發明的一些實施例的低輻射透明板105。
[0011] 圖2示出根據本發明的一些實施例的示例性的物理氣相沉積（PVD)系統。
[0012] 圖3示出根據本發明的一些實施例的示例性的直列式沉積系統。
[0013] 圖4示出根據本發明的一些實施例的種子層沉積的示例性流程圖。
[0014] 圖5示出根據本發明的一些實施例的種子層沉積的另一示例性流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面將結合附圖詳細描述一個或多個實施例。詳細說明是結合這些實施例提供 的，但并不局限于任意特定示例。本發明的范圍僅由權利要求書限定，包括各種替代、調整 及等效體。在以下說明中列舉的各種具體細節用于提供全面了解。提供這些細節是出于示 例目的，并且所述技術能夠在沒有這些具體細節中的某些或全部時按照權利要求書實施。 為了簡明起見，有關于實施例的技術領域內已知的技術材料不再詳細描述，以避免不必要 地模糊所述說明。
[0016] 在一些實施例中，本發明公開了用于形成具有改進了整體特性的紅外反射層（例 如銀、金或銅）的低輻射板的方法以及由所述方法制造的涂層板，所述方法包括形成用于 氧化鋅或摻雜氧化鋅層的種子層，其隨后能夠用作用于紅外反射層的種子層。
[0017] 通常，以下列方式優選地形成紅外反射層，即高的可見光透射率和低的輻射率。能 夠最大化產量、生產能力以及用于形成低輻射板的制造工序的效率是更優選的。
[0018] 例如，對于包括銀的紅外反射層，使銀層具有（111)結晶取向是優選的，因為這允 許銀層具有相對高的導電率，以及由此的在薄層厚度處的相對低的薄層電阻（Rs)。薄層厚 度對于提供高可見光透射率是期望的，并且低的薄層電阻是優選的，低的薄層電阻能夠提 供低的紅外輻射率。
[0019] 為了促進紅外反射層的晶體取向，能夠使用種子層。通常，種子層是形成在表面 (例如襯底）上的相對薄的材料層以改進在所述表面上（例如在種子層上）形成的后續層 的特定性能。例如，種子層能夠用于改善后續層與襯底之間的粘附性，或者增加在相應的沉 積過程中的后續層在襯底上生長的速率。
[0020] 種子層還能夠影響后續層（有時也稱作"模板"）的晶體結構（或結晶取向）。例 如后續層的材料與種子層的晶體結構之間的相互作用促使后續層的晶體結構以特定取向 形成。
[0021] 例如，種子層能夠用于促進紅外反射層以特定結晶取向生長。例如，種子層可以包 括具有六方晶體結構的材料并且能夠以（002)結晶取向形成（如氧化鋅或摻雜氧化鋅）， 其促進了當銀層具有面心立方晶體時的銀層以（111)取向生長。因此，種子層可以提高沉 積銀層的傳導率，由此銀層的厚度能夠減小，同時仍能提供期望的低輻射率。在一些實施例 中，高傳導率和薄的銀層的形成，可以通過在沉積銀層之前，在襯底上形成相對薄的（例如 上至大約5nm)例如氧化鋅或摻雜氧化鋅的種子層來實現。
[0022] 在一些實施例中，晶體取向的特征可通過X射線衍射（XRD)技術體現，該技術基于 觀察作為X射線特性（如入射和散射角度）的函數的X射線束撞擊所述層（例如銀層或種 子層）的散射強度。例如，氧化鋅種子層能夠示出明顯的（002)峰值和更高階0-2 0衍射 圖樣。這表明存在具有平行于襯底表面取向的相應平面的氧化鋅微晶。
[0023] 在一些實施例中，術語"具有（111)晶體取向的銀層"，或"具有（002)晶體取向的 氧化鋅種子層"包括這樣的意思，分別是存在對于銀層的（111)優化晶體取向或對于氧化鋅 種子層的（002)優化晶體取向。優化的晶體取向例如能夠通過觀察XRD表征中明顯的結晶 峰值來確定。
[0024] 在一些實施例中，本發明公開了改進包含種子層的氧化鋅轉而能夠改進紅外反射 層（如銀層）的方法及由所述方法形成的涂層板。在一些實施例中，本發明公開了形成具 有大粒度與優化晶體取向的氧化鋅或摻雜氧化鋅層的方法。例如，（002)取向氧化鋅或摻 雜氧化鋅層能夠在玻璃襯底上形成，以提高后續沉積的銀層的傳導率。
[0025] 圖1A示出根據本發明的一些實施例的示例性薄膜涂層。紅外反射層例如銀層115 設置在第二種子層（例如氧化鋅或摻雜氧化鋅層114)上，第二種子層設置在襯底110上的 第一種子層112上，以形成透明涂層板100,其具有高可見光透射率和低IR輻射率。第二種 子層114優選地包括（002)晶體取向以促進銀層115的（111)晶體取向。第一種子層112 優選地包括能夠促進氧化鋅或摻雜氧化鋅層114的（002)晶體取向的材料和/或晶體取 向。摻雜氧化鋅的摻雜物能夠包括鋁、鎂或錫。還可以使用其它摻雜物。
[0026] 層112、114和/或115能夠采用不同工藝和設備進行濺射沉積，例如，靶能夠在直 流電OC)、脈沖DC、交流電（AC)、射頻（RF)或任意其它合適條件下進行濺射。在一些實施 例中，本發明公開了一種物理氣相沉積方法用于沉積層112、114和/或115。沉積過程能夠 包括氣體混合物引入等離子環境以從一個或多個設置在處理室中的靶濺射