一種液體氧化膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液體氧化膜的制備方法，該方法通過溶膠凝膠法能夠?qū)崿F(xiàn)該種液體氧化膜批量生產(chǎn)。具體步驟是：稱取鋅化合物和其它化合物，加入所對(duì)應(yīng)的分散介質(zhì)經(jīng)過攪拌和老化形成穩(wěn)定的分散體系。其中，鋅化合物與其它化合物的摩爾比為1:（0.1-2），所述的其它化合物選自銦化合物、鎵化合物、錫化合物、鉈化合物中的至少一種。本發(fā)明方法避免使用真空設(shè)備，使其制備成本大大提高。若能降低其制備成本，將降低該類氧化物薄膜的價(jià)格。
【專利說明】一種液體氧化膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化物薄膜，尤其是使用溶膠凝膠法能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)的液體氧化膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋅是直接躍遷型半導(dǎo)體，其帶隙為3.3-3.6eV,室溫下激子束縛能為60meV，被廣泛采用為光學(xué)元件。而氧化物薄膜也已經(jīng)有效地運(yùn)用在顯示器和半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域。
[0003]從電學(xué)上來講，氧化鋅屬于η型晶體，在制備過程中容易產(chǎn)生氧空位，降低其導(dǎo)電性。如果要使氧化鋅的η型導(dǎo)電性更好的話，目前的方法是將III族元素或第VII族元素?fù)诫s到其中，增加其電子濃度，而得到較好的η型半導(dǎo)體。具有代表性的摻雜劑有鎵，鋁，銦等的化合物。這些化合物作為透明電極的原料，已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在電子設(shè)備中，如聚光燈等。
[0004]氧化鋅薄膜具有良好的延展性和透明性，在通過加入離子半徑比鋅更大的金屬后(例如，銦，錫，鉈)， 更能增加材料的電性能和穩(wěn)定性，這也使氧化鋅被廣泛的運(yùn)用在顯示裝置的晶體管中。
[0005]目前，IGZO (銦鎵鋅氧化物)等氧化膜的制備通常使用脈沖激光沉積(PLD)法，濺射法，化學(xué)氣相沉積(CVD)法等，這些方法中大量使用了真空設(shè)備，使其制備成本大大提高。若能降低其制備成本，將降低該類氧化物薄膜的價(jià)格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種液體氧化膜的制備方法，該方法通過溶膠凝膠法能夠?qū)崿F(xiàn)該種液體氧化膜批量生產(chǎn)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種液體氧化膜的制備方法，該方法具體步驟如下:稱取鋅化合物和其它化合物，加入所對(duì)應(yīng)的分散介質(zhì)經(jīng)過攪拌和老化形成穩(wěn)定的分散體系，其中，鋅化合物與其它化合物的摩爾比為1: (0.1- 2)。
[0008]所述的鋅化合物選自二水合檸檬酸鋅、乙酸鋅、乙酸鋅二水合物、乙酰丙酮鋅水合物、丙烯酸鋅、氯化鋅、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、二甲基二硫代氨基甲酸鋅、氟化鋅、氟化鋅水合物、二水合六氟乙酰丙酮鋅、甲基丙烯酸鋅、硝酸鋅、六水合硝酸鋅、三氟甲磺酸鋅、十一烯酸鋅、鋅三氟乙酸鹽水合物、四氟硼酸鋅水合物、鋅六水合高氯酸中的至少一種。
[0009]所述的其它化合物選自銦化合物、鎵化合物、錫化合物、鉈化合物中的至少一種。
[0010]所述的分散體系中每種鋅化合物，銦化合物、鎵化合物、錫化合物、鉈化合物的摩爾濃度均為0.1M-1OM。
[0011]所述的銦化合物選自氯化銦、氟化銦、氟化銨三水合物銦、氫氧化銦、硝酸銦水合物、乙酰丙酮銦、乙酸銦中的至少一種。
[0012]所述的鎵化合物選自乙酰丙酮鎵、氯化鎵、氟化鎵、硝酸鎵水合物中的至少一種。[0013]所述的錫化合物選自醋酸錫、氯化錫、氯化錫二水合物、氯化錫五水合物、氟化錫中的至少一種。
[0014]所述的鉈化合物選自乙酸鉈、乙酰丙酮、氯化鉈、鉈的環(huán)戊二烯、氟化鉈、甲酸鉈、六氟鉈、硝酸鉈、三水合硝酸鉈、鉈的三氟乙酸鹽、高氯酸鉈水合物中的至少一種。
[0015]所述的分散介質(zhì)選自至乙二醇甲醚、異丙醇、二甲基甲酰胺、乙醇、去離子水、甲醇、乙酰丙酮、二甲胺、乙腈中的至少一種。
[0016]所述的分散體系需要加入溶膠穩(wěn)定劑來保持分散體系穩(wěn)定；所述的溶膠穩(wěn)定劑選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一種；所述的溶膠穩(wěn)定劑與鋅化合物在分散體系中具有基本相同的摩爾比。
[0017]所述的分散體系還需要加入酸或堿來調(diào)整pH值范圍在3.8至4.2之間，當(dāng)分散體系的pH值范圍為1-10時(shí)，乙酸作為酸添加到的分散體系中調(diào)低pH值；氫氧化銨、氫氧化鉀或氫氧化鈉作為堿添加到的分散體系中調(diào)高PH值。
[0018]所述的分散體系在25至100攝氏度的溫度下攪拌I小時(shí)至24小時(shí)。
[0019]所述的分散體系老化時(shí)間為I小時(shí)-240小時(shí)。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明的液體氧化膜，如IZO (銦鋅氧化物)，IGZO (銦鎵鋅氧化物)，ISZO (銦錫鋅氧化物)，SZO (錫鋅氧化物)，SGZO (錫鎵鋅氧化物)，TGZO (鉈鎵鋅氧化物)，TZO (鉈鋅氧化物)等，能通過溶膠凝膠法以 一個(gè)簡單而廉價(jià)的方式，代替以往的昂貴的真空蒸鍍法在大規(guī)模生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。
[0021]具體實(shí)施方法 實(shí)施例1:1GZO溶膠制備I
以20毫升摩爾濃度為0.7含乙二醇甲醚的去離子水為分散介質(zhì)，加入乙酸鋅二水合物、硝酸鎵水合物和硝酸銦水合物，形成每種化合物摩爾濃度都為0.7的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成IGZO溶膠。
[0022]實(shí)施例2: IGZO溶膠制備2
以40毫升摩爾濃度為0.7含甲醇的去離子水為分散介質(zhì)，加入六水合硝酸鋅、硝酸鎵水合物和硝酸銦水合物的混合物，形成每種化合物摩爾濃度都為0.7的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成IGZO溶膠。
[0023]實(shí)施例3:1ZO溶膠制備
以40毫升摩爾濃度為0.6的乙腈為分散介質(zhì)，加入氯化鋅和氯化銦，形成每種化合物摩爾濃度都為0.6分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成穩(wěn)定的溶膠；氯化鋅和氯化銦很容易受到濕氣，該過程可能需要在無濕箱中進(jìn)行控制濕氣，至此IZO溶膠形成。
[0024]實(shí)施例3 =SZO溶膠制備
以40毫升的摩爾濃度為0.5乙腈為分散介質(zhì)，加入氯化鋅和氯化錫，形成每種化合物摩爾濃度都為0.5的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成穩(wěn)定的溶膠；氯化鋅和氯化銦很容易受到濕氣，該過程可能需要在無濕箱中進(jìn)行控制濕氣，至此SZO溶膠形成。
[0025]實(shí)施例4:1SZO溶膠制備:
以40毫升的摩爾濃度為0.7乙腈為分散介質(zhì)，加入氯化銦、氯化鋅和氯化錫，形成每種化合物摩爾濃度都為0.7的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成穩(wěn)定的溶膠；氯化鋅和氯化銦很容易受到濕氣，該過程可能需要在無濕箱中進(jìn)行控制濕氣，至此ISZO溶膠形成。
[0026]實(shí)施例5 =SGZO溶膠制備:
以40毫升的摩爾濃度為0.7的乙腈為分散介質(zhì)，加入氯化錫、氯化鋅和氯化鎵，形成每種化合物摩爾濃度都為0.7的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成穩(wěn)定的溶膠；氯化鋅和氯化銦很容易受到濕氣，該過程可能需要在無濕箱中進(jìn)行控制濕氣，至此SGZO溶膠形成。
[0027]實(shí)施例6 =TZO溶膠制備:
以40毫升的摩爾濃度為0.6的乙腈為分散介質(zhì)，加入氯化鉈和氯化鋅，形成每種化合物摩爾濃度都為0.6的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成穩(wěn)定的溶膠；氯化鋅和氯化銦很容易受到濕氣，該過程可能需要在無濕箱中進(jìn)行控制濕氣，至此TZO溶膠形成。
[0028]實(shí)施例7 =TGZO溶膠制備:
以40毫升的摩爾濃度為0.6的乙腈為分散介質(zhì)，加入氯化鉈、氯化鋅和氯化鎵，形成每種化合物摩爾濃度都為0.6的分散體系，再加入乙酸使其PH值保持在3.8-4.2，然后在60攝氏度的熱板上攪拌一小時(shí)后，老化二十四小時(shí)后形成穩(wěn)定的溶膠；氯化鋅和氯化銦很容易受到濕氣，該過程可能需要在無濕箱中進(jìn)行控制濕氣，至此TGZO溶膠形成。 [0029]在上述的示例性實(shí)施例中，分散質(zhì)的摩爾濃度混合與分散介質(zhì)決定了溶膠產(chǎn)生的薄膜厚度。如運(yùn)用時(shí)無法產(chǎn)生薄膜，分散質(zhì)的摩爾濃度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于各自的示例中的摩爾濃度。由于所述分散質(zhì)的在所述分散介質(zhì)中的溶解度遠(yuǎn)大于實(shí)例，因此，技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求所規(guī)定的范圍的下，可以做出在形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種液體氧化膜的制備方法，其特征在于，該方法具體步驟如下:稱取鋅化合物和其它化合物，加入所對(duì)應(yīng)的分散介質(zhì)經(jīng)過攪拌和老化形成穩(wěn)定的分散體系，其中，鋅化合物與其它化合物的摩爾比為1: (0.1- 2)。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的鋅化合物選自二水合檸檬酸鋅、乙酸鋅、乙酸鋅二水合物、乙酰丙酮鋅水合物、丙烯酸鋅、氯化鋅、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、二甲基二硫代氨基甲酸鋅、氟化鋅、氟化鋅水合物、二水合六氟乙酰丙酮鋅、甲基丙烯酸鋅、硝酸鋅、六水合硝酸鋅、三氟甲磺酸鋅、十一烯酸鋅、鋅三氟乙酸鹽水合物、四氟硼酸鋅水合物、鋅六水合高氯酸中的至少一種；所述的其它化合物選自銦化合物、鎵化合物、錫化合物、鉈化合物中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的分散體系中每種鋅化合物，銦化合物、鎵化合物、錫化合物、鉈化合物的摩爾濃度均為0.1M-1OM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的銦化合物選自氯化銦、氟化銦、氟化銨三水合物銦、氫氧化銦、硝酸銦水合物、乙酰丙酮銦、乙酸銦中的至少一種；所述的鎵化合物選自乙酰丙酮鎵、氯化鎵、氟化鎵、硝酸鎵水合物中的至少一種；所述的錫化合物選自醋酸錫、氯化錫、氯化錫二水合物、氯化錫五水合物、氟化錫中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的鉈化合物選自乙酸鉈、乙酰丙酮、氯化鉈、鉈的環(huán)戊二烯、氟化鉈、甲酸鉈、六氟鉈、硝酸鉈、三水合硝酸鉈、鉈的三氟乙酸鹽、高氯酸鉈水合物中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的分散介質(zhì)選自至乙二醇甲醚、異丙醇、二甲基甲酰胺、乙醇、去離子水、甲醇、乙酰丙酮、二甲胺、乙腈中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的分散體系需要加入溶膠穩(wěn)定劑來保持分散體系穩(wěn)定；所述的溶膠穩(wěn)定劑選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一種；所述的溶膠穩(wěn)定劑與鋅化合物在分散體系中具有基本相同的摩爾比。
8.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的分散體系還需要加入酸或堿來調(diào)整PH值范圍在3.8至4.2之間，當(dāng)分散體系的pH值范圍為1-10時(shí)，乙酸作為酸添加到的分散體系中調(diào)低pH值；氫氧化銨、氫氧化鉀或氫氧化鈉作為堿添加到的分散體系中調(diào)高pH值。
9.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的分散體系在25至100攝氏度的溫度下攪拌I小時(shí)至24小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利I要求所述的液體氧化膜的制備方法，其特征在于，所述的分散體系老化時(shí)間為I小時(shí)-240小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C03C17/23GK103964702SQ201410130468
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】趙夫濤, 王偉, 高博, 姜銀珠, 汪明 申請(qǐng)人:蕪湖浙鑫新能源有限公司