[发明专利]一种p型CuGaO2

说明书

本发明公开了一种p型CuGaO₂透明导电薄膜的制备方法，属于半导体材料技术领域。本发明将无机铜盐和无机镓盐作为原料，强碱作为沉淀剂，醇类作为还原剂，磺酸类阴离子作为表面活性剂，采用水热法合成CuGaO₂纳米颗粒；利用超声波技术将其分散在有机溶剂中，得到淡黄色纳米分散液；然后通过旋涂、喷涂、刮涂等工艺成膜，低温退火处理制备得到CuGaO₂透明导电薄膜。本发明所制备的纳米分散液具有高分散浓度、高透过率、高纯度以及不易发生团聚的优点。该制备方法克服了CuGaO₂薄膜传统合成方法存在的工艺复杂、设备昂贵、制备温度高等问题，利用纳米分散液制备出高质量的CuGaO₂薄膜，透光率75％,电阻500～5000ohm/square，可以广泛用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器等器件。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种p型CuGaO₂透明导电薄膜的制备方法。

背景技术

透明导电金属氧化物薄膜具有禁带宽度大(Eg3eV)、可见光区透射率高、电导率高等光电特性，在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等光电器件领域得到了广泛的应用。其中二元金属氧化物CuGaO₂是一种具有铜铁矿结构的本征p型半导体材料，带隙宽度约为3.5e V；因为Cu离子的3d10能级与O离子的2p能级非常接近并发生sp杂化，使价带顶能量增加，空穴摆脱氧离子的束缚，展示出本征的p型半导体特性，所以CuGaO₂材料在透明导电薄膜上具有很高的研究价值。

CuGaO₂薄膜常用的制备方法以化学合成或者物理气相沉积为主，例如溶胶凝胶法、脉冲激光沉积或磁控溅射等。磁控溅射和脉冲激光沉积法制备的薄膜具有致密性好，附着性高，膜厚可控等优点，但是存在设备复杂、靶材昂贵等缺点。溶胶凝胶法虽然设备简单、成本低廉，但是需要高温烧结、更易形成含有杂质的晶态薄膜。利用上述方法制备出的CuGaO₂薄膜大多数为非晶态或者多晶态，其晶体质量不高，导致材料的界面特性不好，不能形成良好的传输，限制了其在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等光电器件方面的应用。因此，若能利用工艺简单、成本低廉、无需昂贵设备的溶液法制备出性能优越的CuGaO₂薄膜，其对太阳能电池的制造具有重要意义。

水热法合成的纳米晶体具有晶面明显，热应力较小，内部缺陷少，生长出的材料结晶效果很好，晶形完好并且可控等优点。但是现有技术中的水热法合成工艺中所制备的导电薄膜，存在较为严重的杂相问题，较高的杂质含量导致最终制备的薄膜透明度不高，对器件的性能有负面影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺乏行之有效、工艺兼容性好的高质量CuGaO₂薄膜的制备难题，提出了一种水热法合成CuGaO₂纳米颗粒分散液涂敷成膜的制备方法。本发明采用阴离子表面活性剂辅助水热法合成了透明的CuGaO₂纳米分散液，通过涂敷工艺成膜，得到的高质量的透明导电薄膜。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种p型CuGaO₂透明导电薄膜的制备方法，其步骤如下：

1)以无机铜盐和无机镓盐作为原料，强碱作为沉淀剂，醇类作为还原剂，磺酸类阴离子作为表面活性剂，混合配成反应液后采用水热法进行CuGaO₂纳米颗粒的合成；水热反应结束后，从反应液的上清液中获取CuGaO₂纳米颗粒；

2)将所述CuGaO₂纳米颗粒分散在有机溶剂中，得到透明的纳米分散液；

3)将所述纳米分散液通过成膜工艺，制成透明导电的CuGaO₂薄膜。

优选的，所述步骤1)的具体做法为：