[发明专利]一种硅基底钕锶钴薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种硅基底钕锶钴薄膜的制备方法。

背景技术

透明导电薄膜是一种兼备高导电及可见光波段高透明特性的基础光电材料，广泛应用于显示器、发光器件、太阳能电池、传感器、柔性触摸屏等光电显示领域，具有广泛的商业应用前景。

透明导电氧化物(TCO)薄膜因其在可见光范围内高透过率、对红外光具有高反射率以及较低的电阻率，在太阳能电池、平板液晶显示器、发光二极管(LED)等光电器件领域显示出了其广阔的应用前景。目前商用的TCO薄膜，使用最多的是掺锡氧化铟薄膜(ITO)，但是，ITO薄膜中的铟元素价格昂贵而且有毒。钕锶钴氧导电薄膜材料因其在室温下具有优良的导电性能，可广泛用于燃料电池、氧渗透膜及铁电存储器的电极而备受关注。

经对现有技术检索，大多数技术是利用各类导电物质制备的油墨涂布或者喷涂在柔性基底上制备成柔性透明导电薄膜，此类技术制备的透明导电薄膜，虽然具有较好的薄膜附着力，但光学透过率和导电性能仍然有待提升。

发明内容

本发明提供一种硅基底钕锶钴薄膜的制备方法，本发明通过对硅基底表面进行预处理可很好地提高其对导电溶胶的亲和性能，使得喷涂过程中导电溶胶更加均匀的分布在硅基底表面，本发明采用以醋酸钕、醋酸锶和醋酸钴这类简单的有机盐为原材料，大大降低了原材料的成本，而且整个工艺过程可在大气环境中操作，且无毒性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种硅基底钕锶钴薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）基底处理

用Si(100)作基底，用酒精棉球反复轻轻擦洗衬底表面，以除去表面的有机物；

将擦洗过的基片放入装有丙酮的烧杯中，在超声清洗槽内清洗10-15分钟；

然后将基底放入到硝酸中静置浸泡2-4h；

取出基底放入到去离子水中静置2-3h，除去表面的硝酸；

放在通风橱中静置晾干5-10h；

（2）制备导电溶胶

溶剂为醋酸、去离子水，稳定剂为乙酰丙酮，它们的体积比为25-30∶6-8∶3-5，溶质为醋酸钕、醋酸锶、醋酸钴，它们的摩尔比为1∶1∶2，以0.3-0.5M浓度溶于溶液中；

按上述的配制比，先将溶剂醋酸、水，溶质醋酸钕、醋酸锶、醋酸钴混合，加热至75-85℃使溶质完全溶解；

再将乙酰丙酮加入上述的混合溶液中混合，加热至110-115℃，时间115-125min，使溶液充分回流，然后将溶液的浓度调节为0.3-0.5M，即制成了稳定的导电溶胶；

（3）将导电溶胶，使用旋涂法在上述基底上制备氧化锌凝胶薄膜，将得到氧化锌凝胶薄膜在空气中，100-105℃条件下干燥10-20min；接着在空气中，450-500℃条件下热处理10-20min，得到氧化锌薄膜。

具体实施方式

实施例一

用Si(100)作基底，用酒精棉球反复轻轻擦洗衬底表面，以除去表面的有机物；将擦洗过的基片放入装有丙酮的烧杯中，在超声清洗槽内清洗10分钟；后将基底放入到硝酸中静置浸泡2h；取出基底放入到去离子水中静置2h，除去表面的硝酸；放在通风橱中静置晾干5h。

溶剂为醋酸、去离子水，稳定剂为乙酰丙酮，它们的体积比为25∶6∶3，溶质为醋酸钕、醋酸锶、醋酸钴，它们的摩尔比为1∶1∶2，以0.3M浓度溶于溶液中；按上述的配制比，先将溶剂醋酸、水，溶质醋酸钕、醋酸锶、醋酸钴混合，加热至75℃使溶质完全溶解；再将乙酰丙酮加入上述的混合溶液中混合，加热至110℃，时间115min，使溶液充分回流，然后将溶液的浓度调节为0.4M，即制成了稳定的导电溶胶。

将导电溶胶，使用旋涂法在上述基底上制备氧化锌凝胶薄膜，将得到氧化锌凝胶薄膜在空气中，100℃条件下干燥1min；接着在空气中，450℃条件下热处理10min，得到氧化锌薄膜。

实施例二

用Si(100)作基底，用酒精棉球反复轻轻擦洗衬底表面，以除去表面的有机物；将擦洗过的基片放入装有丙酮的烧杯中，在超声清洗槽内清洗15分钟；后将基底放入到硝酸中静置浸泡4h；取出基底放入到去离子水中静置3h，除去表面的硝酸；放在通风橱中静置晾干10h。