透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光電功能納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法，該方法包括：將玻璃或石英玻璃分別用丙酮和乙醇進行超聲處理，用二次去離子水對超聲處理后的產(chǎn)物進行清洗，烘干待用；將金屬鹽、摻雜元素的鹽及有機溶劑配成前驅(qū)體；將前驅(qū)體通過酒精燈或酒精噴燈燃燒，用處理的玻璃或石英玻璃在火焰中獲得透明導(dǎo)電氧化物膜；將透明導(dǎo)電氧化物膜轉(zhuǎn)移到柔性基底上，得到柔性透明導(dǎo)電氧化物膜。本發(fā)明采用燃燒方法獲取透明導(dǎo)電氧化物膜，制備方法簡單，設(shè)備簡單，從而制備成本非常低。
【專利說明】透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電功能納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電氧化物膜(Transparent Conductive Oxide, TCO)具有可見光透過率高、電阻率低等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于平板顯示器、太陽能電池、等離子液晶顯示器、建筑用節(jié)能玻璃等領(lǐng)域。目前，最常見的TCO是SnO2基，In 203基和ZnO基材料，其中以Sn摻雜的In2O3(Sn:1n2O3, ΙΤ0)和Al摻雜的ZnO(Al:ZnO, ΑΖ0)地應(yīng)用較為廣泛。而制備TCO薄膜的技術(shù)主要包括濺射法、化學(xué)氣相沉淀法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、脈沖激光沉積法以及原子層外延等。例如，申請?zhí)枮?00910111243.1的中國發(fā)明專利，采用氧化鋅套磁靶和銦金屬靶共濺的方法，在普通玻璃及石英玻璃襯底上制備出具有多晶結(jié)構(gòu)的ZnO:1n透明導(dǎo)電膜，在400-1 10nm透過率大于90%。磁控濺射法制備的膜具有成膜質(zhì)量高，大面積生產(chǎn)的優(yōu)點，但這種方法首先需要制備高精度和高純度的靶材，并且需要昂貴的真空制備，所以工業(yè)成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。申請?zhí)枮?01210328808.3的中國專利，首先將銻鹽、錫鹽和表面活性劑溶于無水乙醇配置成溶液，通過提拉法在玻璃上鍍膜，然后經(jīng)干燥、結(jié)晶和退火處理，得到電導(dǎo)率為3.54X 10_4-1.02 X 10-3S/cm銻摻雜氧化錫的導(dǎo)電膜。溶膠-凝膠法不需要昂貴的真空設(shè)備，成本較低，并且操作簡單，但溶膠-凝膠法需要用到有毒的有機溶劑，需要150-300°C預(yù)處理，且通常導(dǎo)電膜的導(dǎo)電率較低，難以滿足實際要求。申請?zhí)枮?01010198124.7的中國專利，采用熱噴霧法，首先將氧化錫、銻和鋇前體用鹽酸和酒精溶解得到噴涂液，然后直接噴涂到高溫的玻璃上，最后通過燃燒爐退火處理得到可見光平均透過率為87%的透明薄膜。這種采用噴霧熱解法制備透明導(dǎo)電膜，不需要昂貴的真空設(shè)備，但是由于燃燒爐的限制，使反應(yīng)的可控性大大降低，且該方法的前驅(qū)體溶液需要借助氣體的噴入才能霧化，這樣也加大了反應(yīng)的復(fù)雜性和不可控性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法，以解決低成本制備透明導(dǎo)電氧化物膜的問題。
[0004]本發(fā)明的提供了一個方面提供了一種透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，包括:
[0005]步驟1，將玻璃或石英玻璃分別用丙酮和乙醇進行超聲處理，用二次去離子水對超聲處理后的產(chǎn)物進行清洗，烘干待用；
[0006]步驟2，將金屬鹽、摻雜元素的鹽及有機溶劑配成前驅(qū)體；
[0007]步驟3，將所述步驟2中的前驅(qū)體通過酒精燈或酒精噴燈燃燒，用步驟I處理的玻璃或石英玻璃在火焰中獲得透明導(dǎo)電氧化物膜；
[0008]步驟4，將所述步驟3得到的透明導(dǎo)電氧化物膜轉(zhuǎn)移到柔性基底上，得到柔性透明導(dǎo)電氧化物膜。
[0009]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述步驟2中，所述金屬鹽包括:Sn、In、Zn中的一種或幾種的鹽；所述摻雜元素包括:Sb、Ga、B1、Co、La、Ce、W、Mo、Al、F、B中的一種或幾種。
[0010]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述步驟2中，所述金屬鹽包括:Sn、In、Zn中的一種或幾種的乙酰丙酮鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、檸檬酸鹽、氯化物鹽或水合金屬氯化物鹽，或通過化學(xué)反應(yīng)和/或煅燒生成金屬氧化物。
[0011]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述有機溶劑包括:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、丙酮、甲醛、乙醛、a-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯、甲苯、正己烷、環(huán)己烷、乙酸乙酯一種或幾種。
[0012]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述步驟2中，所述摻雜元素:所述金屬鹽的質(zhì)量比為1:3 ?1:100。
[0013]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述金屬鹽和所述摻雜元素的鹽的總質(zhì)量與所述有機溶劑的質(zhì)量比為1:5?1:20。
[0014]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述步驟3中，獲得透明導(dǎo)電氧化物膜時火焰的位置包括:內(nèi)焰、焰心、外焰中的任一種。
[0015]在一些實施例中，優(yōu)選為，燃燒的時間為I?10分鐘。
[0016]在一些實施例中，優(yōu)選為，所述柔性基底包括:聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種。
[0017]本發(fā)明另一個方面還提供了一種透明導(dǎo)電氧化物膜，采用上述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法制備，所述透明導(dǎo)電氧化物膜顆粒的尺寸為5?30納米。
[0018]本發(fā)明實施例提供的透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，將金屬鹽、摻雜元素的鹽及溶劑配成前驅(qū)體，通過在空氣中燃燒不同種類金屬化合物的有機溶液制備不同種類和性能的透明導(dǎo)電氧化物膜，采用燃燒方法獲取透明導(dǎo)電氧化物膜，制備方法簡單，設(shè)備簡單，從而制備成本非常低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例1中得到的透明導(dǎo)電氧化物膜的電子掃描圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例1中得到的透明導(dǎo)電氧化物膜的UV-vis透射光譜圖。

【具體實施方式】
[0021]下面通過具體的實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)描述。
[0022]基于導(dǎo)電膜制備方法復(fù)雜，制備成本較高的問題，本發(fā)明提供一種透明導(dǎo)電氧化物膜及其制備方法。
[0023]該透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，包括:
[0024]步驟1，將玻璃或石英玻璃分別用丙酮和乙醇進行超聲處理，用二次去離子水對超聲處理后的產(chǎn)物進行清洗，烘干待用；
[0025]步驟2，將金屬鹽、摻雜元素的鹽及有機溶劑配成前驅(qū)體；
[0026]步驟3，將所述步驟2中的前驅(qū)體通過酒精燈或酒精噴燈燃燒，用步驟I處理的玻璃或石英玻璃在火焰中獲得透明導(dǎo)電氧化物膜；
[0027]步驟4，將所述步驟3得到的透明導(dǎo)電氧化物膜轉(zhuǎn)移到柔性基底上，得到柔性透明導(dǎo)電氧化物膜。
[0028]由上述方法制備的透明導(dǎo)電氧化物膜，其顆粒尺寸為5?30納米。
[0029]將金屬鹽、摻雜元素的鹽及溶劑配成前驅(qū)體，通過在空氣中燃燒不同種類金屬化合物的有機溶液制備不同種類和性能的透明導(dǎo)電氧化物膜，采用燃燒方法獲取透明導(dǎo)電氧化物膜，制備方法簡單，設(shè)備簡單，從而制備成本非常低。
[0030]下面，通過一些具體的實施例來詳細(xì)描述該透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法:
[0031]實施例1
[0032]將石英玻璃分別用丙酮和乙醇超聲3小時處理，然后用二次去離子水清洗，烘干待用。然后，常溫下，將5克五水四氯化錫和0.5克三氯化銻在75克乙醇中混合，不斷攪拌，得到均勻分散的前驅(qū)體。將該前驅(qū)體溶液通過酒精噴燈燃燒，用石英玻璃在火焰的外焰獲得透明導(dǎo)電氧化錫銻膜(燃燒5分鐘)；圖1為透明導(dǎo)電氧化錫銻膜的電子掃描電鏡的掃描圖片，從圖中可以看出，其粒徑為10nm，圖2為UV-vis透射光譜圖，從圖中可見，可見光300nm?800nm范圍內(nèi)透過率達到75 %。
[0033]實施例2
[0034]將普通玻璃分別用丙酮和乙醇超聲5小時處理，然后用二次去離子水清洗，烘干待用。然后，常溫下，將180克醋酸鋅和60克三氯化鋁在1200克N-乙烯基-2-吡咯烷酮中混合，普通玻璃在火焰的內(nèi)焰獲得透明導(dǎo)電氧化鋅鋁膜(燃燒I分鐘)；該透明導(dǎo)電氧化鋅銷膜的粒徑30納米，可見光300nm?800nm范圍內(nèi)透過率達到80%。
[0035]實施例3
[0036]將石英玻璃分別用丙酮和乙醇超聲2小時處理，然后用二次去離子水清洗，烘干待用。然后，常溫下，將3克氯化銦和0.06克硝酸鎵在61.2克聚丙烯酸中混合，不斷攪拌，得到均勻分散的前驅(qū)體。將該前驅(qū)體溶液通過酒精噴燈燃燒，用石英玻璃在火焰的外焰獲得透明導(dǎo)電氧化銦鎵膜(燃燒8分鐘)；該透明導(dǎo)電氧化錫銻膜的粒徑5納米，可見光300nm?800nm范圍內(nèi)透過率達到82 %。
[0037]實施例4
[0038]將石英玻璃分別用丙酮和乙醇超聲4小時處理，然后用二次去離子水清洗，烘干待用。然后，常溫下，將25克乙酰丙酮錫0.25克氟化銨在126克甲醇中混合，不斷攪拌，得到均勻分散的前驅(qū)體。將該前驅(qū)體溶液通過酒精噴燈燃燒，用石英玻璃在火焰的外焰獲得透明導(dǎo)電氧化錫氟膜(燃燒10分鐘)；該透明導(dǎo)電氧化錫銻膜的粒徑20納米，可見光300nm?800nm范圍內(nèi)透過率達到80 %。
[0039]本發(fā)明通過燃燒的方法獲得透明導(dǎo)電膜的，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:制備納米顆粒的透明導(dǎo)電膜，具有高導(dǎo)電性、高的可見光透過性；火焰燃燒法制備的透明導(dǎo)電膜的性能可控、重復(fù)性高、工藝簡單、效率高、成本低，可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的制備。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，包括: 步驟1，將玻璃或石英玻璃分別用丙酮和乙醇進行超聲處理，用二次去離子水對超聲處理后的產(chǎn)物進行清洗，烘干待用； 步驟2，將金屬鹽、摻雜元素的鹽及有機溶劑配成前驅(qū)體； 步驟3，將所述步驟2中的前驅(qū)體通過酒精燈或酒精噴燈燃燒，用步驟I處理的玻璃或石英玻璃在火焰中獲得透明導(dǎo)電氧化物膜； 步驟4，將所述步驟3得到的透明導(dǎo)電氧化物膜轉(zhuǎn)移到柔性基底上，得到柔性透明導(dǎo)電氧化物膜。
2.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述金屬鹽包括:Sn、In、Zn中的一種或幾種的鹽；所述摻雜元素包括:Sb、Ga、B1、Co、La、Ce、W、Mo、Al、F、B中的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求2所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述金屬鹽包括:Sn、In、Zn中的一種或幾種的乙酰丙酮鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、檸檬酸鹽、氯化物鹽或水合金屬氯化物鹽，或通過化學(xué)反應(yīng)和/或煅燒生成金屬氧化物。
4.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑包括:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、丙酮、甲醛、乙醛、a-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯、甲苯、正己烷、環(huán)己烷、乙酸乙酯一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述摻雜元素:所述金屬鹽的質(zhì)量比為1:3?1:100。
6.如權(quán)利要求5所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽和所述摻雜元素的鹽的總質(zhì)量與所述有機溶劑的質(zhì)量比為1:5?1:20。
7.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述柔性基底包括:聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，獲得透明導(dǎo)電氧化物膜時火焰的位置包括:內(nèi)焰、焰心、外焰中的任一種。
9.如權(quán)利要求8所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法，其特征在于，燃燒的時間為I?10分鐘。
10.一種透明導(dǎo)電氧化物膜，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任一項所述的透明導(dǎo)電氧化物膜的制備方法制備，所述透明導(dǎo)電氧化物膜顆粒的尺寸5?30納米。
【文檔編號】C23C18/12GK104451612SQ201410854381
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】于澤泓, 于澤軍 申請人:長春迪高實業(yè)有限公司