專利名稱:一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于納米透明半導(dǎo)體無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域,涉及無(wú)機(jī)薄膜及其制備方法,具體涉及一種屏蔽紫外光、近紅外光和可見(jiàn)光透過(guò)性強(qiáng)的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法。
背景技術(shù):
透明半導(dǎo)體薄膜具有較高的可見(jiàn)光透過(guò)率和導(dǎo)電性,具有紫外截止、紅外高反射、 微波強(qiáng)衰減等特性,已被廣泛應(yīng)用于各種光電器件中。氧化鋅(化學(xué)式aiO)是一種纖鋅礦結(jié)構(gòu)的II -VI族化合物,常溫下其禁帶寬度為3. 37 eV,激子束縛能60meV,易實(shí)現(xiàn)高效受激發(fā)射,是制作量子效率高、激發(fā)閾值低的光電子器件的理想材料;氧化鋅薄膜在可見(jiàn)光區(qū)具有高的透光率,具有良好的光電特性,是一種重要的光電信息材料,其具備原材料廉價(jià)且地球儲(chǔ)量豐富,在氫等離子環(huán)境中穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)摻雜其它元素引起ZnO能帶結(jié)構(gòu)和載流子濃度的改變,使摻雜ZnO具有不同于本征SiO的新光電特性。經(jīng)摻雜后的ZnO薄膜具有優(yōu)良的透明導(dǎo)電功能,被認(rèn)為很有希望替代目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的錫摻雜氧化銦薄膜(簡(jiǎn)稱ΙΤ0薄膜)。ZnO薄膜的摻雜元素一般為III族元素如B、Al、Ga、h、Sc和Y等,或IV族元素如Si、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr和Hf等。只摻雜一種元素得到單摻雜的ZnO薄膜,如鋁摻雜&ι0、鎵摻雜加0、鈦摻雜ZnO 等,其中以鋁摻雜ZnO薄膜的研究較為廣泛深入,如中國(guó)專利CN101696492A公開的一種鋁摻雜ZnO薄膜,該類薄膜的缺點(diǎn)是隨著鋁摻雜量的增加,其紫外截止邊藍(lán)移,使得這類單摻雜的ZnO薄膜在應(yīng)用于制作屏蔽紫外的器件如節(jié)能視窗和節(jié)能型的建筑玻璃時(shí)有一定限制。通過(guò)稀土元素和過(guò)渡元素共摻雜SiO薄膜,可以提高ZnO透明薄膜的可見(jiàn)光透過(guò)率、屏蔽紫外和近紅外能力,獲得高性能的透明導(dǎo)電薄膜。目前共摻雜ZnO透明導(dǎo)電薄膜的類型主要有Mn-Al共摻雜SiO薄膜、共摻雜SiO薄膜、Gd-Al共摻雜SiO薄膜、Ga-B 共摻雜SiO薄膜、Al-Cr共摻雜ZnO薄膜、Al-Co共摻雜SiO薄膜和Al-^ 共摻雜SiO薄膜等,如中國(guó)專利CN 101575697Α公開的Al-F共摻雜ZnO薄膜、CN 101188149Β公開的Ge-Al 共摻雜ZnO薄膜,CN 101575207Α公開的Ge-Al共摻雜ZnO靶材,但是此類共摻雜的氧化鋅薄膜普遍制備工藝復(fù)雜,成本較高,限制了其進(jìn)一步的生產(chǎn)應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種屏蔽紫外和近紅外的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法,本發(fā)明采用溶膠-凝膠法和浸漬-提拉法將薄膜均勻鍍?cè)诨希玫降墓矒诫s氧化鋅薄膜具有屏蔽紫外和近紅外、可見(jiàn)光透過(guò)率高的特點(diǎn),并且其制備工藝簡(jiǎn)單,不需要特殊設(shè)備,生產(chǎn)成本較低。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜,含有氧化釔、氧化鋁和氧化鋅,氧化釔氧化鋁氧化鋅的物質(zhì)的量之比為(廣9)(廣9):100。本發(fā)明還提供一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法,包括以下步驟
將硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅按物質(zhì)的量之比(廣9) (Γ9) :100加入乙二醇甲醚中, 滴加乙醇胺,所述乙醇胺與醋酸鋅物質(zhì)的量之比為0. 55:1,得到混合溶液;將上述混合溶液進(jìn)行水浴加熱并攪拌,陳化,得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠;將洗凈烘干的基片浸入上述釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠中,浸漬,以均勻的速度提拉出基片,干燥,退火,冷卻,得到均勻鍍?cè)诨系尼?鋁共摻雜氧化鋅薄膜。本發(fā)明所述混合溶液中醋酸鋅的物質(zhì)的量濃度為0. 3^0. 6mol/L。本發(fā)明所述水浴加熱的溫度為65 90°C;所述攪拌的時(shí)間為1 4h ;所述陳化的時(shí)間為24 72h。本發(fā)明所述浸漬的時(shí)間為Hmin ;所述速度為廣3cm/min ;所述干燥的溫度為 10(Tl50°C,時(shí)間為l(T20min ;所述退火的溫度為50(T70(TC,時(shí)間為2 5h。本發(fā)明所述基片為玻璃。本發(fā)明的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜鍍?cè)诓A希玫降腻兡げAг?0(T380nm的屏蔽效率為95 99%,38(T780nm的屏蔽效率為85 90%,78(T2500nm屏蔽效率為45 60%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下有益效果
(1)本發(fā)明的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法較為簡(jiǎn)便,成本低廉,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便,適合于各類企業(yè)生產(chǎn);
(2)與真空磁控濺射生產(chǎn)工藝相比,同樣規(guī)模的流水線設(shè)備成本是真空磁控濺射生產(chǎn)工藝的三分之一,使用的釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠,與其濺射靶材相當(dāng);
(3)本發(fā)明的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜在紫外區(qū)30(T380nm的屏蔽效率為95 99%,在可見(jiàn)光區(qū)38(T780nm的透過(guò)率為85 90%,在780 2500歷的屏蔽效率為45 60%,比含有抗紫外線和紅外線的有機(jī)高分子涂料高,其綜合性能高于現(xiàn)有技術(shù)。
具體實(shí)施例方式為更好理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明,但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于此。實(shí)施例1
將硝酸釔0. 2298g、硝酸鋁0. 675g和醋酸鋅13. 17g加入到98mL乙二醇甲醚中, 滴加2mL乙醇胺,得到混合溶液,其中硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅的物質(zhì)的量濃度分別為 0. 006mol/L、0. 018mol/L和0. 6mol/L ;于70°C水浴中加熱攪拌3h,陳化Mh,得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠;將洗凈烘干的基片浸入到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠中,浸漬anin后,以 lcm/min的速度提拉出基片,于100°C下干燥20 min,于500°C下退火5h,自然冷卻,得到均勻鍍?cè)诨系尼?鋁共摻雜氧化鋅薄膜。實(shí)施例1得到的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜中,氧化釔氧化鋁氧化鋅的物質(zhì)的量之比為1:3:100,本發(fā)明薄膜鍍?cè)谄胀úA系玫降腻兡げAУ墓鈱W(xué)/隔熱性能見(jiàn)表1,使用的儀器為紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)UV-3600檢測(cè),隔熱性能參照GB/T 24480-2009。表1釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜節(jié)能玻璃的光學(xué)/隔熱性能
權(quán)利要求
1.一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜,其特征在于,含有氧化釔、氧化鋁和氧化鋅,所述氧化釔氧化鋁氧化鋅的物質(zhì)的量之比為(廣9) (Γ9) :100。
2.權(quán)利要求1所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法,其特征在于包括以下步驟 將硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅按物質(zhì)的量之比(廣9)(廣9) :100加入乙二醇甲醚中,滴加乙醇胺,所述乙醇胺與醋酸鋅物質(zhì)的量之比為0. 55:1,得到混合溶液;將上述混合溶液進(jìn)行水浴加熱并攪拌,陳化,得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠;將洗凈烘干的基片浸入上述釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠中,浸漬,以均勻的速度提拉出基片,干燥,退火,冷卻,得到均勻鍍?cè)诨系尼?鋁共摻雜氧化鋅薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法,其特征在于,所述混合溶液中醋酸鋅的物質(zhì)的量濃度為0. 3^0. 6mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法,其特征在于,所述水浴加熱的溫度為65 90°C ;所述攪拌的時(shí)間為1 4h ;所述陳化的時(shí)間為M 72h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法,其特征在于,所述浸漬的時(shí)間為廣3min;所述速度為廣3cm/min;所述干燥的溫度為10(Tl5(TC,時(shí)間為 l(T20min ;所述退火的溫度為50(T70(TC,時(shí)間為2 5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2飛之一所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法,其特征在于,所述基片為玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法。本發(fā)明的薄膜中,氧化釔:氧化鋁:氧化鋅的物質(zhì)的量之比為(1~9):(1~9):100。本發(fā)明薄膜的制備方法包括以下步驟將硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅按物質(zhì)的量之比(1~9):(1~9):100加入乙二醇甲醚中,滴加0.55倍醋酸鋅物質(zhì)的量的乙醇胺,得到混合溶液;將混合溶液水浴加熱并攪拌,陳化,得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠;將洗凈烘干的基片浸入溶膠中,采用浸漬-提拉法鍍膜,干燥,退火,冷卻,得到均勻鍍?cè)诨系尼?鋁共摻雜氧化鋅薄膜。本發(fā)明的薄膜鍍?cè)诓A系玫降腻兡げAУ墓?jié)能隔熱功能大幅提高,其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便,成本低廉。
文檔編號(hào)C23C20/08GK102251236SQ201110190358
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者房麗婷, 曾功昶, 曾和平 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)