[发明专利]一种掺氟二氧化锡薄膜的超声喷雾热分解制备方法

说明书

本发明涉及半导体薄膜的制备方法，具体涉及一种掺氟二氧化锡薄膜的超声喷雾热分解制备方法，用于解决现有利用超声喷雾热分解法制备的掺氟二氧化锡薄膜存在薄膜光电性能较差的不足之处。该掺氟二氧化锡薄膜的超声喷雾热分解制备方法包括步骤有：预处理、溶液配制、沉积薄膜、应力去除。本发明制备的薄膜在可见光范围内平均透过率达到80％以上，具有良好的光学性能，并且方块电阻最好可达25Ω/口，具有接近金属的良好导电性能，此外，薄膜附着力良好，具有很好的化学和热稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜的制备方法，具体涉及一种掺氟二氧化锡薄膜的超声喷雾热分解制备方法。

背景技术

二氧化锡(SnO₂)薄膜是可以通过掺杂成为具有导电能力的透明导电薄膜，其具有很好的气敏性、可见光透过性、紫外线的吸收和红外线的反射能力，在掺杂后又具有良好的导电能力，现有二氧化锡薄膜的研究中，掺锑二氧化锡薄膜和掺氟二氧化锡薄膜具有较为优异的光学和电学性能，被广泛应用于大规模集成电路，光刻基板、光盘基板、太阳能电池盖板等领域。

掺氟二氧化锡薄膜仍然保持非掺杂二氧化锡薄膜的金红石结构，氟原子以替位原子的形式占据氧原子的位置，掺氟SnO₂薄膜比其他掺杂剂掺杂的二氧化锡薄膜具有更高的电导率、光透过率和红外反射率；掺氟二氧化锡薄膜的制备方式主要是以旋涂法、浸渍提拉法、磁控溅射法、超声喷雾热分解法、化学气相沉积、溶胶-凝胶法为主，掺氟二氧化锡薄膜的氟源主要是NH₄F，但不同的制备方法会导致薄膜性能有所差异。

其中，超声喷雾热分解法作为一种物理化学综合方法，其掺杂过程和薄膜厚度都比较容易控制，并且可以实现工业上的大面积生产。其原理如图1所示，在雾化瓶01中装入前驱液，超声震荡雾化器02安装在水槽03底部，超声震荡雾化器02产生的能量通过水使溶液雾化，打开开关06，雾化的溶液在载气的携带下经喷嘴04到达加热的基底零件05，依靠基底零件05本身的热量使喷涂物热解形成氧化物，最终形成透明的导电薄膜。在成膜过程中，喷嘴04、基底零件05材质及温度、前驱液溶液浓度、醇与水比率、气体及溶液流速、喷涂时间和喷涂距离都是影响薄膜质量的因素。此外，对于超声喷雾热分解法，镀膜时选用的衬底材质要受到溶液成分的限制，而且只能涂覆一层，因此薄膜光电性能较差。

发明内容

本发明的目的是解决现有利用超声喷雾热分解法制备的掺氟二氧化锡薄膜存在薄膜光电性能较差的不足之处，而提供一种掺氟二氧化锡薄膜的超声喷雾热分解制备方法。

本发明提供了如下技术解决方案：

一种掺氟二氧化锡薄膜的超声喷雾热分解制备方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

步骤1：预处理

对基底零件进行超声波清洗并烘干；

步骤2：溶液配制

(2.1)将1～2.4重量份二水氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)溶于1体积份浓盐酸(HCl)，使溶液敞口置于85～95℃水浴环境中，使用磁力搅拌机加热10～12min；取出溶液放入室温环境中，待其降至室温后，将甲醇倒入溶液将其稀释至5体积份，形成溶液A；所述重量份的单位为g，所述体积份的单位为ml；

(2.2)取氟化氨(NH₄F)溶于蒸馏水，其质量分数为步骤(2.1)中二水氯化亚锡的20wt％，搅拌均匀至全部溶解，形成5体积份溶液B；

(2.3)将溶液B缓慢倒入溶液A中，搅拌均匀后，形成10体积份最终溶液，然后将配置好的最终溶液密封保存；

步骤3：沉积薄膜

(3.1)将超声喷雾热分解法所需的雾化瓶、喷嘴依次使用去离子水和无水乙醇，通过超声波清洗设备清洗干净并烘干，然后将步骤(2.3)配置好的最终溶液加入雾化瓶内；