一種無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法
【專利摘要】一種無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的制備方法，該方法將無導(dǎo)電性的柔性襯底分別浸入敏化溶液和活性溶液中使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面活化，然后用活化后的無導(dǎo)電性的柔性襯底浸入含有Zn(NO3)2、Al(NO3)3以及二甲氨基硼烷的生長溶液中以使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積。本發(fā)明工藝簡潔，設(shè)備簡單，無需高溫和高壓環(huán)境，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域。
【專利說明】一種無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電器件【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，透明導(dǎo)電薄膜越來越廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活當(dāng)中，如液晶顯示器、太陽能電池以及建筑物幕墻玻璃等方面。而現(xiàn)今應(yīng)用的最廣泛的透明導(dǎo)電薄膜主要是氧化銦錫(ITO)薄膜，但是氧化銦錫薄膜中的銦資源在地球中的含量十分有限而且價格昂貴，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求。摻鋁氧化鋅(AZO)薄膜是一種新型的透明導(dǎo)電氧化物薄膜，與氧化銦錫薄膜相比，具有更加優(yōu)良的導(dǎo)光性能，原料豐富廉價、無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是最具發(fā)展前景的透明導(dǎo)電薄膜。
[0003]目前，絕大部分的摻鋁氧化鋅薄膜制備在硬性的平板上，這種襯底材料質(zhì)量重，體積大而且易碎，限制了摻鋁氧化鋅薄膜的應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體工藝水平的發(fā)展，以柔性聚合物為襯底，制備各種薄膜半導(dǎo)體器件已成為現(xiàn)實。與硬性襯底相比，在柔性襯底上沉積的摻鋁氧化鋅薄膜，具有可彎曲、價格低廉、質(zhì)量輕、便于運輸?shù)葍?yōu)勢，打破了傳統(tǒng)襯底在材料與形狀上的局限。但是在柔性襯底上制備摻鋁氧化鋅薄膜時存在一定的缺陷，一是部分柔性襯底不耐高溫性。采用用傳統(tǒng)的物理方法制備摻鋁氧化鋅薄膜時一般需要加溫至200°C以上，比如磁控濺射，分子束外延等方法，但部分柔性聚合物的熔點在100°C以下；二是部分柔性襯底不具有導(dǎo)電性。使用電化學(xué)沉積方法制備摻鋁氧化鋅薄膜時可以在室溫下進行，但是這種方法要求襯底是導(dǎo)電材料才可以使摻鋁氧化鋅薄膜沉積至襯底上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種在無導(dǎo)電的柔性襯底上無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的制備方法，它既可以解決柔性襯底不耐高溫的弱點，又可以解決不具有導(dǎo)電性能的問題，而且該方法制備工藝簡單，無需真空設(shè)備，成本低，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法，包括以下步驟:
[0007](I)將無導(dǎo)電性的柔性襯底置于丙酮溶液里進行超聲清洗10_20min，然后用去離子水沖洗干凈，烘干，得到干凈柔性襯底；
[0008](2)在室溫下，將干凈柔性襯底浸入敏化溶液中30-60min進行敏化處理，得到敏化柔性襯底；所述的敏化溶液由SnCljP HCl溶液配制而成，在敏化溶液中SnCl 2的濃度為20?60g/l，HCl的濃度為0.12?0.36mol/l，所述的敏化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附敏化粒子Sn2+;
[0009](3)在室溫下，將敏化柔性襯底浸入活化溶液中30-60min進行活化處理，得到活化柔性襯底；所述的活性溶液由PdCljP HCl溶液配制而成，在活性溶液中PdCl 2的濃度為0.05?0.2g/l，HCl的濃度為0.12?0.36mol/l，所述的活化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附活化粒子Pd°;
[0010](4)在恒溫60-90°C下，將活化柔性襯底浸入生長溶液中1.5?3h，使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積，最后用去離子水清洗，吹干，即得到摻鋁氧化鋅薄膜；所述的生長溶液由Zn(N03)2、Al (NO3) 3和二甲氨基硼烷溶液配制而成，在生長溶液中Zn (NO 3)2的濃度為0.01?0.1mol/1，A1(N03)3的濃度為0.0005?0.01mol/l，二甲氨基硼烷的濃度為0.01?0.03mol/lο
[0011]優(yōu)選的，所述的無導(dǎo)電性的柔性襯底的材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或者聚四氟乙烯。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟(4)的操作條件是在密閉容器中安靜地進行，不能攪拌。
[0013]優(yōu)選的，所述摻鋁氧化鋅薄膜的厚度為200?lOOOnm。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0015](I)本發(fā)明采用無電沉積法在無導(dǎo)電性的柔性襯底上制備的摻鋁氧化鋅薄膜分布均勻、性能穩(wěn)定，而且在不施加電流的情況下最高的成膜溫度在90°C以下，克服了柔性襯底既不耐高溫又不導(dǎo)電的問題。
[0016](2)本發(fā)明采用的制備方法無需真空和高溫的環(huán)境，工藝簡單，設(shè)備易得且耗能低，成本低廉，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法的工藝流程示意圖。

【具體實施方式】
[0018]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0019]實施例1
[0020]本發(fā)明所述制備無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的方法，包括如下步驟:
[0021](I)將無導(dǎo)電性的柔性襯底置于丙酮溶液里進行超聲清洗20min，然后用去離子水沖洗干凈，烘干，得到干凈柔性襯底；
[0022](2)在室溫下，將干凈柔性襯底浸入敏化溶液中45min進行敏化處理，得到敏化柔性襯底；所述的敏化溶液由SnCljP HCl溶液配制而成，在敏化溶液中SnCl 2的濃度為20g/1，HCl的濃度為0.12mol/l，所述的敏化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附敏化粒子Sn2+;
[0023](3)在室溫下，將敏化柔性襯底浸入活化溶液中45min進行活化處理，得到活化柔性襯底；所述的活性溶液由PdCldP HCl溶液配制而成，在活性溶液中PdCl 2的濃度為0.05g/l，HCl的濃度為0.12mol/l，所述的活化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附活化粒子Pdtl;
[0024](4)在恒溫85°C下，將活化柔性襯底浸入生長溶液中l(wèi)h，使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積，最后用去離子水清洗，吹干，即得到厚度為200nm的摻鋁氧化鋅薄膜；所述的生長溶液由Zn(N03)2、Al (NO3)3和二甲氨基硼烷溶液配制而成，在生長溶液中Zn (NO 3)2的濃度為0.01mol/l，Al (NO3)3的濃度為0.0005mol/l，二甲氨基硼烷的濃度為0.01mol/l。
[0025]實施例2
[0026]本發(fā)明所述制備無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的方法的另一實例，包括如下步驟:
[0027](I)將無導(dǎo)電性的柔性襯底置于丙酮溶液里進行超聲清洗15min，然后用去離子水沖洗干凈，烘干，得到干凈柔性襯底；
[0028](2)在室溫下，將干凈柔性襯底浸入敏化溶液中60min進行敏化處理，得到敏化柔性襯底；所述的敏化溶液由SnCljP HCl溶液配制而成，在敏化溶液中SnCl 2的濃度為40g/1，HCl的濃度為0.24mol/l，所述的敏化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附敏化粒子Sn2+;
[0029](3)在室溫下，將敏化柔性襯底浸入活化溶液中60min進行活化處理，得到活化柔性襯底；所述的活性溶液由PdCldP HCl溶液配制而成，在活性溶液中PdCl 2的濃度為0.075g/l，HCl的濃度為0.24mol/l，所述的活化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附活化粒子Pdtl;
[0030](4)在恒溫65°C下，將活化柔性襯底浸入生長溶液中2h，使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積，最后用去離子水清洗，吹干，即得到厚度為900nm的摻鋁氧化鋅薄膜；所述的生長溶液由Zn(N03)2、Al (NO3)3和二甲氨基硼烷溶液配制而成，在生長溶液中Zn (NO 3)2的濃度為0.05mol/l，Al (NO3)3的濃度為0.005mol/l，二甲氨基硼烷的濃度為0.02mol/l。
[0031]實施例3
[0032]本發(fā)明所述制備無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的方法的再一實例，包括如下步驟:
[0033](I)將無導(dǎo)電性的柔性襯底置于丙酮溶液里進行超聲清洗lOmin，然后用去離子水沖洗干凈，烘干，得到干凈柔性襯底；
[0034](2)在室溫下，將干凈柔性襯底浸入敏化溶液中30min進行敏化處理，得到敏化柔性襯底；所述的敏化溶液由SnCljP HCl溶液配制而成，在敏化溶液中SnCl 2的濃度為60g/1，HCl的濃度為0.36mol/l，所述的敏化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附敏化粒子Sn2+;
[0035](3)在室溫下，將敏化柔性襯底浸入活化溶液中30min進行活化處理，得到活化柔性襯底；所述的活性溶液由PdCl#P HCl溶液配制而成，在活性溶液中PdCl 2的濃度為0.2g/1，HCl的濃度為0.36mol/l，所述的活化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附活化粒子Pd0；
[0036](4)在恒溫90°C下，將活化柔性襯底浸入生長溶液中1.5h，使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積，最后用去離子水清洗，吹干，即得到厚度為700nm的摻鋁氧化鋅薄膜；所述的生長溶液由Zn (N03)2、A1 (NO3)3和二甲氨基硼烷溶液配制而成，在生長溶液中Zn (NO 3)2的濃度為0.lmol/1，Al (NO3)3的濃度為0.0lmol/Ι，二甲氨基硼烷的濃度為0.03mol/L.
[0037]實施例4
[0038]本發(fā)明所述制備無電沉積摻鋁氧化鋅薄膜的方法的第四個實例，包括如下步驟:
[0039](I)將無導(dǎo)電性的柔性襯底置于丙酮溶液里進行超聲清洗15min，然后用去離子水沖洗干凈，烘干，得到干凈柔性襯底；
[0040](2)在室溫下，將干凈柔性襯底浸入敏化溶液中60min進行敏化處理，得到敏化柔性襯底；所述的敏化溶液由SnCljP HCl溶液配制而成，在敏化溶液中SnCl 2的濃度為40g/1，HCl的濃度為0.24mol/l，所述的敏化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附敏化粒子Sn2+;
[0041](3)在室溫下，將敏化柔性襯底浸入活化溶液中30min進行活化處理，得到活化柔性襯底；所述的活性溶液由PdCl#P HCl溶液配制而成，在活性溶液中PdCl 2的濃度為0.1g/1，HCl的濃度為0.24mol/l，所述的活化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附活化粒子Pd0；
[0042](4)在恒溫70°C下，將活化柔性襯底浸入生長溶液中1.5h，使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積，最后用去離子水清洗，吹干，即得到厚度為450nm的摻鋁氧化鋅薄膜；所述的生長溶液由Zn (N03)2、A1 (NO3)3和二甲氨基硼烷溶液配制而成，在生長溶液中Zn (NO 3)2的濃度為0.07mol/l, Al (NO3)3的濃度為0.002mol/l，二甲氨基硼烷的濃度為0.01mol/L.
【權(quán)利要求】
1.一種無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將無導(dǎo)電性的柔性襯底置于丙酮溶液里進行超聲清洗10-20min，然后用去離子水沖洗干凈，烘干，得到干凈柔性襯底； (2)在室溫下，將干凈柔性襯底浸入敏化溶液中30-60min進行敏化處理，得到敏化柔性襯底；所述的敏化溶液由SnClJP HCl溶液配制而成，在敏化溶液中SnCl 2的濃度為20?60g/l，HCl的濃度為0.12?0.36mol/l，所述的敏化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附敏化粒子Sn2+; (3)在室溫下，將敏化柔性襯底浸入活化溶液中30-60min進行活化處理，得到活化柔性襯底；所述的活性溶液由PdCl#P HCl溶液配制而成，在活性溶液中PdCl 2的濃度為0.05?0.2g/l，HCl的濃度為0.12?0.36mol/l，所述的活化處理是使無導(dǎo)電性的柔性襯底表面吸附活化粒子Pd°; (4)在恒溫60-90°C下，將活化柔性襯底浸入生長溶液中1.5?3h，使得摻鋁氧化鋅薄膜在襯底上沉積，最后用去離子水清洗，吹干，即得到摻鋁氧化鋅薄膜；所述的生長溶液由Zn(N03)2、Al (NO3) 3和二甲氨基硼烷溶液配制而成，在生長溶液中Zn (NO 3)2的濃度為0.01?0.1mol/1，A1(N03)3的濃度為0.0005?0.01mol/l，二甲氨基硼烷的濃度為0.01?0.03mol/lο
2.如權(quán)利要求1所述的無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法，其特征在于，所述的無導(dǎo)電性的柔性襯底的材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或者聚四氟乙烯。
3.如權(quán)利要求1所述的無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法，其特征在于，所述步驟(4)的操作條件是在密閉容器中安靜地進行，不能攪拌。
4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的無電沉積制備摻鋁氧化鋅薄膜的方法，其特征在于，所述摻鋁氧化鋅薄膜的厚度為200?lOOOnm。
【文檔編號】C23C18/16GK104498916SQ201410682018
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】黃瀛, 沈曉明, 何歡, 符躍春, 韋小鳳, 覃嘉媛 申請人:廣西大學(xué)