[发明专利]柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜的化学制作方法

说明书

柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜的化学制作方法属于光电器件制作技术领域。现有物理方法制作成本高。本发明其特征在于：步骤1，配制可旋涂溶胶，在室温及搅拌工艺条件下，在有机溶剂中加入乙酸锌、硝酸锌、单乙醇胺、乙酰丙酮及掺杂物质，其中乙酸锌与硝酸锌的摩尔比为(4.7～5):(2.8～3)，掺杂物质的加入量按杂质离子相对于锌离子其摩尔浓度为1～3％而定，至此获得可旋涂溶胶；步骤2，制作溶胶膜，将所述可旋涂溶胶均匀滴加在柔性衬底上，在3000～3500rad/min的速度下旋涂20～30s，在70～90℃温度下加热10～15m，获得溶胶膜；步骤3，形成产物薄膜，将所述溶胶膜在240～260℃温度下退火25～35m，获得柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜。

技术领域

本发明涉及一种柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜的化学制作方法，属于光电器件制作技术领域。

背景技术

在化学制作方法中，有一种溶胶凝胶法被用来在刚性衬底上制作ZnO基透明导电薄膜，主要制作步骤是先将乙酸锌的乙醇溶液水解成溶胶，再通过旋涂、退火等工艺在衬底上形成ZnO基透明导电薄膜。在该方法的实施过程中，所使用的都是一些常规的化学化工器具和装置，如常规的容器、搅拌装置、旋涂装置(如匀胶机)、加热设备(如加热板)、退火设备(如退火炉)，制作过程均在常压条件下进行，制膜成本较低。但是，为了使得化学反应能够完成，所述退火工艺的退火温度需要达到500℃以上，而常用的柔性透明衬底材料如耐热型PET膜其形变温度也不高于300℃，因此，该方法无法直接用于在柔性衬底上制作ZnO基透明导电薄膜。

现有能够用来在柔性衬底制作ZnO基透明导电薄膜的方法有磁控溅射法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法或者原子层沉积法等物理制作方法，这些方法是在真空条件下进行，溅射靶材沉积成膜，可见，该工艺需要使用昂贵的专门设备，制备能耗也高，因此，透明导电薄膜的制作成本较高，并且，相比于现有化学制作方法，不能制作出更大面积的透明导电薄膜。

发明内容

为了能够在柔性衬底上低成本地制作出大面积的ZnO基透明导电薄膜，我们发明了一种柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜的化学制作方法，与现有溶胶凝胶法相似，但是，能够在柔性衬底上制作出大面积的ZnO基透明导电薄膜，同时，相比于现有能够在柔性衬底上制作ZnO基透明导电薄膜的方法，本发明之方法昂贵的专门设备，如大型真空设备，从而降低制作成本。

本发明之柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜的化学制作方法其特征在于：

步骤1，配制可旋涂溶胶，在室温及搅拌工艺条件下，在有机溶剂中加入乙酸锌、硝酸锌、单乙醇胺、乙酰丙酮及掺杂物质，其中乙酸锌与硝酸锌的摩尔比为(4.7～5):(2.8～3)，掺杂物质的加入量按杂质离子相对于锌离子其摩尔浓度为1～3％而定，至此获得可旋涂溶胶；

步骤2，制作溶胶膜，将所述可旋涂溶胶均匀滴加在柔性衬底上，在3000～3500rad/min的速度下旋涂20～30s，在70～90℃温度下加热10～15m，获得溶胶膜；

步骤3，形成产物薄膜，将所述溶胶膜在240～260℃温度下退火25～35m，获得柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜。

本发明其技术效果在于，在制膜过程中，乙酸锌与单乙醇胺发挥与现有技术相同的作用，也就是在步骤1搅拌过程中会形成复杂的锌离子络合物，即一种锌的有机盐，该锌离子络合物相之间互作用较强，防止ZnO在柔性衬底表面呈现不连续、团簇状态，从而能够保证步骤2旋涂后所得到的溶胶膜连续、平整；不同的是，在步骤3中乙酸锌与单乙醇胺反应所释放的热量有助于硝酸锌与乙酰丙酮的反应；另外，在步骤3中硝酸锌与乙酰丙酮的反应也在释放大量的热，并且产生薄膜导电所需要的ZnO，综合来看，为了适应柔性衬底，即使步骤3退火温度仅有240～260℃，也能够获得最终产物柔性掺杂型ZnO基透明导电薄膜，且表面形貌平整。