[发明专利]一种具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜，其特征在于：所述非晶氧化物半导体薄膜包括连续薄膜层和纳米结构层，连续薄膜层直接生长在衬底上，纳米结构层为连续薄膜层的纵向自然延伸；

其中纳米结构层呈现为间隔分布的凸起峰和凹陷坑：凸起峰与连续薄膜层为一体，为连续薄膜层持续生长而成；不连续的凸起峰之间形成凹陷坑，凹陷坑有碗状和溶洞状两种形态；

其中所述非晶氧化物半导体薄膜的化学式为：Zn_xTi_ySn_zO_x+2y+2z，其中y大于0且小于1，且x+y+z＝1；

且所述非晶氧化物半导体薄膜采用化学溶液方法制备，其中Ti的前驱体为C₁₂H₂₈O₄Ti，并在薄膜生长中加入NH₃·H₂O促进C₁₂H₂₈O₄Ti分解。

2.根据权利要求1所述的具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜，其特征在于：y大于等于0.01且小于等于0.09。

3.根据权利要求2所述的具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜，其特征在于：x大于等于0.34且小于等于0.40，z大于等于0.51且小于等于0.63。

4.制备权利要求1至3任一项所述的具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)制得前驱体溶液：将Sn的前驱体SnCl₂·2H₂O及Ti的前驱体C₁₂H₂₈O₄Ti分别与NH₄NO₃混合配得Sn源及Ti源；接着将配置的Sn源、Ti源以及Zn前驱体Zn(NO₃)₂·6H₂O三者分别溶解于二甲氧基乙醇溶剂中，分别加入乙酰丙酮和氨水，加入氨水的浓度为14.5M，各配成浓度为0.2M的Sn、Ti及Zn的前驱体溶液；搅拌并过滤；最后按照Zn:Ti:Sn比例混合，再陈化制得溶胶；

(2)将上述步骤制得的溶胶在衬底上旋涂成膜；

(3)将旋涂所制备的薄膜进行退火处理；

(4)多次重复上面(2)及(3)步骤，最终制得非晶氧化物半导体ZnTiSnO薄膜。

5.根据权利要求4所述的具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中SnCl₂·2H₂O及C₁₂H₂₈O₄Ti分别与NH₄NO₃的混合比例为：NH₄NO₃与Sn、Ti的摩尔比为1:1。

6.根据权利要求4所述的具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中前驱体溶液混合比例Zn:Ti:Sn为0.34～0.40:0.01～0.09:0.51～0.63。

7.根据权利要求4所述的具有纳米结构的非晶氧化物半导体薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中退火在空气条件下进行，退火温度为300～400℃，退火时间为20～60min。