[发明专利]一种p型硫化铜透明导电薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种p型硫化铜透明导电薄膜的制备方法。其特征在于利用在石英玻璃透明衬底表面与硅烷分子的化学吸附使衬底表面形成单分子薄膜，然后浸入预先制备好的Cu_xS前驱体溶液中。在单分子膜的诱导下，通过控制薄膜的生长温度、时间以及前驱体溶液组分配比可制备出不同电导率和透过率的薄膜。室温条件下，该薄膜的电导率可以达到10⁵S/m以上，可见光范围内平均透过率达60％以上，局部范围透过率可达80％以上。本发明设计思路独特，原料廉价易得，薄膜致密、均匀，表面光滑平整，与衬底附着性好，制备过程简单易操作，可在复杂形状的衬底上制膜，适于工业化大面积薄膜的生产。所制备的p型Cu_xS透明导电薄膜可应用于平板显示器、太阳能电池和发光二极管等光电器件中。

主权项

1、一种p型硫化铜透明导电薄膜的制备方法，其特征是在预清洗好的玻璃衬底表面自组装形成一层单分子膜，将衬底浸入CuxS前驱体溶液之中，在单分子膜的诱导下使薄膜成核与生长，得到p型CuxS透明导电薄膜，x介于1-2之间，具体步骤是：(a)清洗衬底：将石英玻璃衬底依次用去离子水、无水乙醇和丙酮超声波清洗，除去表面的油脂和污物，并干燥；(b)在衬底表面制备单分子膜：使用尾基为-SH、-NH2或-COOH或-SO3H的活性基团的三烷氧基硅烷，通过硅烷与玻璃衬底表面的化学反应吸附形成单分子膜，具体方法是：将一定量的硅烷溶解于无水乙醇和水的混合液中，滴加酸作为水解催化剂且搅拌均匀，再将步骤(a)清洗后的衬底浸入上述溶液中，静置一段时间后取出，用去离子水清洗，经干燥后即在衬底表面自组装形成硅烷单分子膜；(c)前驱体溶液的制备：首先称取一定量无机铜盐溶解于水中，加入熬合剂，混合均匀。然后在搅拌状态下加入一定量的氨水，形成蓝色溶液。最后加入硫脲作为硫源，并均匀搅拌；(d)CuxS薄膜的制备：将步骤(b)自组装形成硅烷单分子膜的衬底放入步骤(c)制备的前驱体溶液中，密闭反应容器，然后将反应容器放入水浴内，控制水浴温度，CuxS在单分子膜的诱导下成核与生长，逐渐形成连续致密的CuxS薄膜。经一段时间后将薄膜取出，并用去离子水清洗薄膜表面，并自然干燥；所述的三烷氧基硅烷溶解于无水乙醇和水的混合液中的浓度为0.02-0.04g/ml，作为水解催化剂的酸与三烷氧基硅烷的质量比为0.05-0.15；所述的铜盐和硫胺的摩尔比为1∶0.2-2.5，溶液pH值为8-12；所述的水浴温度为20-99℃。