本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)超晶格銳鈦型鈦化氧化鎢薄膜紅外光敏材料的制備方法。
背景技術(shù)：
在光電子應(yīng)用領(lǐng)域，三維花狀納米結(jié)構(gòu)材料相對一維納米線和二維納米片而言優(yōu)勢十分明顯，其高的比表面積有利于光子的吸收，其內(nèi)在的互穿網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的輸運。二十多年來，人們通過納米技術(shù)已經(jīng)成功制備了許多半導(dǎo)體花狀納米晶，如氧化鐵納米雪花，氧化鋅納米丁香花，硫化鉛納米合歡花，氧化鈦納米茶花，氧化銅納米牡丹，硫化銅納米玫瑰，硫化鎳納米花，硫化鈷納米花等。但在納米光電器件應(yīng)用中，三維花狀納米結(jié)構(gòu)材料仍面臨著光生電子和空穴復(fù)合幾率高的問題。近年來研究發(fā)現(xiàn)，超晶格納米結(jié)構(gòu)具有人們渴盼的量子限域效應(yīng)，其特有的超晶格調(diào)制結(jié)構(gòu)相當(dāng)于異質(zhì)結(jié)界面，能夠有效地提高光生電子-空穴對的產(chǎn)率和分離效率，因此超晶格納米結(jié)構(gòu)被譽(yù)為“打開了納米研究和應(yīng)用的新篇章”。Yang研究組通過混合脈沖激光燒蝕-化學(xué)氣相沉積(PLA-CVD)技術(shù)制備了Si/SiGe超晶格，Lieber研究組也通過相似的方法制得了GaAs/GaP超晶格，而Samuelson研究組則通過化學(xué)束磊晶技術(shù)CBE獲得了InAs/InP超晶格。這些方法的共同特點都是通過氣體-液體-固體生長過程(VLS)實現(xiàn)摻雜原子在晶格中的均衡分布，該方法需要在反應(yīng)物氣化的條件下多次交替變換反應(yīng)物，工藝設(shè)備復(fù)雜，操作要求嚴(yán)格且大量耗能，很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)超晶格銳鈦型鈦化氧化鎢薄膜紅外光敏材料的制備方法，本發(fā)明制備方法簡單，解決了鈦化和氧化鎢薄膜材料的平整度和均勻性低、缺陷大、粗糙度高等問題。
一種有機(jī)超晶格銳鈦型鈦化氧化鎢薄膜紅外光敏材料的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將鎢酸銨、氯化鎢放入至堿性溶液中，加入納米發(fā)泡劑，形成鎢鍍膜液；
步驟2，將鈦酸正丁酯、穩(wěn)定劑、溶劑、酸化劑和滲透劑放入攪拌釜中，攪拌均勻即可得到二氧化鈦鍍膜液；
步驟3，將無機(jī)改性劑與有機(jī)金屬改性劑作為材料，浸泡至乙醇水溶液，得到改性液；
步驟4，將基底材料浸泡至鎢鍍膜液中，攪拌均勻后，在烘箱內(nèi)烘干，得到鎢膜；
步驟5，將鎢膜浸泡至二氧化鈦鍍膜液中，然后快速冷卻，形成納米二氧化鈦前驅(qū)薄膜；
步驟6，將步驟5中的薄膜基底材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，形成納米二氧化鈦-氧化鎢薄膜；
步驟7，將步驟6的薄膜浸泡至步驟3中乙醇水溶液中，多次微沸蒸煮，撈出后，快速固化；
步驟8，步驟7中的薄膜材料退火處理得到產(chǎn)品。
所述步驟1中的配方為鎢酸銨6-10份、氯化鎢1-3份、堿性溶液30-50份、納米發(fā)泡劑2-4份；所述堿性溶液采用氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液，所述納米發(fā)泡劑采用納米碳酸氫鈉。
所述步驟2中的配方為鈦酸正丁酯11-15份、穩(wěn)定劑3-5份、溶劑40-60份、酸化劑0.3-1.0份、滲透劑2-3份；所述穩(wěn)定劑采用乙酸丙酮，所述溶劑采用乙酸乙酯或異丙醇，所述酸化劑采用乙酸、鹽酸或硫酸中的一種，滲透劑采用脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述步驟3中的配方為無機(jī)改性劑1-3份、有機(jī)金屬改性劑3-5份、乙醇水溶液20-25份，所述乙醇水溶液中乙醇含量為50-70%；所述無機(jī)改性劑采用氧化硅或碳化硅，所述有機(jī)金屬改性劑采用丙烯基錫或異丙醇基鎳。
所述步驟4中的浸泡時間為11-20min，所述烘箱烘干溫度為90-110℃，烘干時間為20-40min。
所述步驟5中的快速冷卻采用風(fēng)冷技術(shù)，所述快速冷卻的流速為5-15mL/min。
所述步驟6中的高溫?zé)Y(jié)溫度為250-320℃，燒結(jié)時間為2-4h。
所述步驟7中的浸泡時間為12-18min，微沸溫度為100-120℃，所述微沸次數(shù)為2-10次。
所述步驟8中的退火處理為在20-35MPa壓力下加熱120-400℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1、本發(fā)明制備方法簡單，解決了鈦化和氧化鎢薄膜材料的平整度和均勻性低、缺陷大、粗糙度高等問題。
2、本發(fā)明采用將改性劑微沸沉降在二氧化鈦材料表面，填補(bǔ)缺陷問題，能夠大大光電傳導(dǎo)性。
3、本發(fā)明采用混合均勻的改性，有機(jī)無機(jī)混合均勻，能夠大大減少缺陷，大大降低了粗糙度，膜層更為均勻，平整性極佳。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
實施例1
一種有機(jī)超晶格銳鈦型鈦化氧化鎢薄膜紅外光敏材料的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將鎢酸銨、氯化鎢放入至堿性溶液中，加入納米發(fā)泡劑，形成鎢鍍膜液；
步驟2，將鈦酸正丁酯、穩(wěn)定劑、溶劑、酸化劑和滲透劑放入攪拌釜中，攪拌均勻即可得到二氧化鈦鍍膜液；
步驟3，將無機(jī)改性劑與有機(jī)金屬改性劑作為材料，浸泡至乙醇水溶液，得到改性液；
步驟4，將基底材料浸泡至鎢鍍膜液中，攪拌均勻后，在烘箱內(nèi)烘干，得到鎢膜；
步驟5，將鎢膜浸泡至二氧化鈦鍍膜液中，然后快速冷卻，形成納米二氧化鈦前驅(qū)薄膜；。
所述步驟4中的浸泡時間為11min，所述烘箱烘干溫度為90℃，烘干時間為200min。
所述步驟5中的快速冷卻采用風(fēng)冷技術(shù)，所述快速冷卻的流速為5mL/min。
所述步驟6中的高溫?zé)Y(jié)溫度為250℃，燒結(jié)時間為2h。
所述步驟7中的浸泡時間為12min，微沸溫度為100℃，所述微沸次數(shù)為2次。
所述步驟8中的退火處理為在20MPa壓力下加熱120℃。
實施例2
一種有機(jī)超晶格銳鈦型鈦化氧化鎢薄膜紅外光敏材料的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將鎢酸銨、氯化鎢放入至堿性溶液中，加入納米發(fā)泡劑，形成鎢鍍膜液；
步驟2，將鈦酸正丁酯、穩(wěn)定劑、溶劑、酸化劑和滲透劑放入攪拌釜中，攪拌均勻即可得到二氧化鈦鍍膜液；
步驟3，將無機(jī)改性劑與有機(jī)金屬改性劑作為材料，浸泡至乙醇水溶液，得到改性液；
步驟4，將基底材料浸泡至鎢鍍膜液中，攪拌均勻后，在烘箱內(nèi)烘干，得到鎢膜；
步驟5，將鎢膜浸泡至二氧化鈦鍍膜液中，然后快速冷卻，形成納米二氧化鈦前驅(qū)薄膜；
步驟6，將步驟5中的薄膜基底材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，形成納米二氧化鈦-氧化鎢薄膜；
步驟7，將步驟6的薄膜浸泡至步驟3中乙醇水溶液中，多次微沸蒸煮，撈出后，快速固化；
步驟8，步驟7中的薄膜材料退火處理得到產(chǎn)品。
所述步驟1中的配方為鎢酸銨10份、氯化鎢3份、堿性溶液50份、納米發(fā)泡劑4份；所述堿性溶液采用氫氧化鉀溶液，所述納米發(fā)泡劑采用納米碳酸氫鈉。
所述步驟2中的配方為鈦酸正丁酯15份、穩(wěn)定劑5份、溶劑60份、酸化劑1.0份、滲透劑3份；所述穩(wěn)定劑采用乙酸丙酮，所述溶劑采用異丙醇，所述酸化劑采用鹽酸，滲透劑采用脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述步驟3中的配方為無機(jī)改性劑3份、有機(jī)金屬改性劑5份、乙醇水溶液25份，所述乙醇水溶液中乙醇含量為70%；所述無機(jī)改性劑采用碳化硅，所述有機(jī)金屬改性劑采用異丙醇基鎳。
所述步驟4中的浸泡時間為20min，所述烘箱烘干溫度為110℃，烘干時間為40min。
所述步驟5中的快速冷卻采用風(fēng)冷技術(shù)，所述快速冷卻的流速為15mL/min。
所述步驟6中的高溫?zé)Y(jié)溫度為320℃，燒結(jié)時間為4h。
所述步驟7中的浸泡時間為18min，微沸溫度為120℃，所述微沸次數(shù)為10次。
所述步驟8中的退火處理為在35MPa壓力下加熱400℃。
實施例3
一種有機(jī)超晶格銳鈦型鈦化氧化鎢薄膜紅外光敏材料的制備方法，其步驟如下：
步驟1，將鎢酸銨、氯化鎢放入至堿性溶液中，加入納米發(fā)泡劑，形成鎢鍍膜液；
步驟2，將鈦酸正丁酯、穩(wěn)定劑、溶劑、酸化劑和滲透劑放入攪拌釜中，攪拌均勻即可得到二氧化鈦鍍膜液；
步驟3，將無機(jī)改性劑與有機(jī)金屬改性劑作為材料，浸泡至乙醇水溶液，得到改性液；
步驟4，將基底材料浸泡至鎢鍍膜液中，攪拌均勻后，在烘箱內(nèi)烘干，得到鎢膜；
步驟5，將鎢膜浸泡至二氧化鈦鍍膜液中，然后快速冷卻，形成納米二氧化鈦前驅(qū)薄膜；
步驟6，將步驟5中的薄膜基底材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，形成納米二氧化鈦-氧化鎢薄膜；
步驟7，將步驟6的薄膜浸泡至步驟3中乙醇水溶液中，多次微沸蒸煮，撈出后，快速固化；
步驟8，步驟7中的薄膜材料退火處理得到產(chǎn)品。
所述步驟1中的配方為鎢酸銨8份、氯化鎢2份、堿性溶液45份、納米發(fā)泡劑4份；所述堿性溶液采用氫氧化鈉溶液，所述納米發(fā)泡劑采用納米碳酸氫鈉。
所述步驟2中的配方為鈦酸正丁酯13份、穩(wěn)定劑4份、溶劑55份、酸化劑0.9份、滲透劑3份；所述穩(wěn)定劑采用乙酸丙酮，所述溶劑采用異丙醇，所述酸化劑采用硫酸，滲透劑采用脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述步驟3中的配方為無機(jī)改性劑2份、有機(jī)金屬改性劑4份、乙醇水溶液24份，所述乙醇水溶液中乙醇含量為60%；所述無機(jī)改性劑采用氧化硅，所述有機(jī)金屬改性劑采用丙烯基錫。
所述步驟4中的浸泡時間為15min，所述烘箱烘干溫度為100℃，烘干時間為35min。
所述步驟5中的快速冷卻采用風(fēng)冷技術(shù)，所述快速冷卻的流速為5-15mL/min。
所述步驟6中的高溫?zé)Y(jié)溫度為290℃，燒結(jié)時間為4h。
所述步驟7中的浸泡時間為16min，微沸溫度為110℃，所述微沸次數(shù)為8次。
所述步驟8中的退火處理為在28MPa壓力下加熱320℃。
以上所述僅為本發(fā)明的一實施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。