[发明专利]一种氧化物半导体薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化物半导体薄膜的制备方法，其制备方法包括如下步骤：(1)将半导体胶体量子点溶液放置在静电纺丝平台中，在喷嘴与基板间加电场，使溶液分散雾化，雾化液在绝缘衬底上均匀成膜；(2)用短链配体溶液处理量子点薄膜，以置换掉量子点薄膜表面的长链油酸；(3)去除残余的短链配体及其副产物；(4)在设定温度范围和设定的时间范围内对雾化液所成的膜执行退火处理，获得氧化物半导体薄膜。上述方法中，可以在刚性或柔性衬底上成膜。该制备方法便于调节溶液中各组分质量配比，从而改变薄膜成分，为实验室制备和研究氧化物半导体薄膜提供了新的制备方法和思路，并为大规模生产提供了可能的途径。

技术领域

本发明属于半导体薄膜制备技术领域，更具体地，涉及一种以胶体氧化物量子点溶液为材料的透明氧化物半导体薄膜制备方法。

背景技术

氧化铟锡(ITO)作为N型宽带隙半导体氧化物，具有高可见光透过率和高电导率，广泛应用于各种平板显示器(FEDs)、有机发光二极管(OLED)、触摸屏面板、太阳能电池、气体传感器等领域。其对微波衰减率高，也可用于电磁干扰。锡与铟的比例和热处理温度对薄膜的导电性具有重要影响，工业上采用氧化铟与氧化锡质量比9:1的配比制备薄膜。

目前，应用最广泛的ITO薄膜制备方法是磁控溅射。该工艺适用于在衬底上连续制备ITO薄膜且成膜厚度均匀、重复性好、适用于大规模工业化生产。

韩国全北国立大学薄膜技术实验室的Kim等利用射频磁控溅射法将ITO薄膜沉积到PET基底上，得到了电阻率为1.9×10^-3Ω·cm，光透过率为80％的ITO薄膜【Kim Y,ParkY,Ansari S G,et al.Influence of O2admixture and sputtering pressure on theproperties of ITO thin films deposited on PET substrate using RF reactivemagnetron sputtering[J].Surface&Coatings Technology,2003,173(2):299-308.】。公开号为102324271A、申请人为南昌欧菲光科技有限公司的中国专利申请中叙述了一种以透明聚合物为基材的结晶型ITO透明导电薄膜及其制备方法。基材上透明导电薄膜的上表面有一层或两层光学薄膜，在光学薄膜最外层用低温磁控溅射方法制备了ITO薄膜，其可见光范围内平均透射率88％，最大可达94％。

然而，直流磁控溅射对设备的真空度要求较高，因此也制约了连续生产的实现。膜的光电性能对各种溅射参数的变化比较敏感，因此工艺调节比较困难。并且，溅射所用靶材利用率较低，仅有20％左右。若换用射频磁控溅射法，虽可使工艺调节较简单，但陶瓷靶的制作工艺复杂故不便于灵活调节反应物组分，并且设备复杂昂贵，沉积速率低，射频辐射也对人体有不良影响。

此外，电子科技大学袁红梅、林祖伦等人报告了采用硝酸铟和乙酰丙酮(分析纯)为原料，五水合氯化锡(分析纯)为掺杂剂在普通玻璃基底上制备ITO透明导电薄膜的溶胶凝胶法，实现10kΩ·m的电阻率和82-87％的透射率【袁红梅,et al.溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电性能的研究.电子器件33.1(2010):5-9】。但此法只有在同时具备合适的掺Sn比例、尽量大的金属离子浓度、适当的提拉速度、尽可能高的温度的情况下才能制备出优良的ITO薄膜，工艺控制复杂。

因此，需要开发一种新型的制备氧化物半导体薄膜的方法，要求其制备工艺简单，能够大规模生产。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种透明氧化物半导体薄膜的制备方法，该方法采用电纺喷印技术，可以采用刚性或柔性衬底，制作工艺简单，适用于实验室制备研究ITO薄膜和大规模生产，该方法具有良好的应用前景。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种氧化物半导体薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：