本發(fā)明涉及一種金屬氮氧化物透明導電薄膜的溶液制備方法，所屬技術(shù)領域是透明導電薄膜的電子材料與制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
ito是氧化銦(in2o3)和氧化錫(sno2)的混合物，ito薄膜有著良好的特性，比如導電性能良好，可見光透過率高(超過85％)，膜層硬度高，膜加工性能好(便于刻蝕)等等，因此在光電領域，ito電極早已商業(yè)化并在液晶顯示、oled顯示、太陽能電池等領域中獲得廣泛應用。但也由于ito電極制造成本高、不能使用柔性基底、無法“卷對卷”生產(chǎn)等問題迫使研究者尋找替代ito電極的材料和制造方法。目前比較成熟的金屬氧化物替代方案主要是以不含銦的透明導電金屬氧化物為主，如氧化鋅(zno)，鋁摻雜氧化鋅(azo),鎵摻雜氧化鋅(gzo),銻摻雜氧化錫(ato)和氟摻雜氧化錫(fto)等。雖然這些金屬氧化物替代方案不含有稀有金屬銦，降低了生產(chǎn)成本，但在導電性和透光率方面還無法完全替代ito，而且這些金屬氧化物材料在制造電極時，依然需要通過真空蒸鍍的方式實現(xiàn)，因此與ito一樣，生產(chǎn)過程無法降低生產(chǎn)能耗、也無法使用柔性基底，無法卷對卷大規(guī)模生產(chǎn)。
針對上述問題，近年來溶液加工技術(shù)以其溫和的操作條件和靈活多樣的工藝流程，可實現(xiàn)大尺寸、柔性化等優(yōu)勢，成為制備低成本、大面積電子器件的優(yōu)良選擇。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種金屬氮氧化物透明導電薄膜的溶液制備方法，該方法制備的透明導電薄膜既能保持優(yōu)良的導電性和透光率，又能降低生產(chǎn)成本，節(jié)約了生產(chǎn)能耗，可實現(xiàn)大規(guī)模卷對卷生產(chǎn)，可用于制造顯示器領域和太陽能電池領域的電極、電極引線和數(shù)據(jù)引線。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
金屬氮氧化物透明導電薄膜的溶液制備方法，該方法包括如下步驟：
1)常溫下，在下列六種原材料中至少選擇一種，按每100cc水取0.1克-10克，添加到去離子水中形成溶液：
六種原材料為：硫酸鋅znso4，醋酸鋅zn(c2h3o2)2，硝酸鋅zn(no3)2，硝酸銦in(no3)3，醋酸銦in(c2h3o2)3，硫酸銦in2(so4)3；
2)取一基板清洗；
3)將基板放置噴涂作業(yè)空間內(nèi)的熱板上，加熱到300度-500度并保持；
4)將步驟1)所述的溶液倒進高壓噴霧系統(tǒng)的材料室；
5)在噴涂作業(yè)空間內(nèi)充滿一個大氣壓的氮氣；
6)打開高壓噴霧系統(tǒng)的噴頭，將溶液均勻噴射在基板上，每噴射5nm-20nm暫停10-30秒，讓噴涂作業(yè)空間內(nèi)的氮氣與噴在基板上的溶液充分反應，以形成金屬氮氧化物薄膜：氮氧化鋅znoxn1-x、氮氧化銦in2oxn3-x、或兩者的混合物薄膜；
該步驟發(fā)生反應的主要原理為，當基板上的溶液受熱后，與噴涂作業(yè)空間內(nèi)的氮氣發(fā)生了如下反應：
zn+2+o-2+n-3->znoxn1-x
in+3+o-2+n-3->in2oxn3-x
7)重復步驟6)，直到金屬氮氧化物薄膜的厚度滿足要求，一般為100nm-1000nm；
8)將所得的具有金屬氮氧化物薄膜的基板取出并干燥；
所述的基板的材料為石英、玻璃、感光玻璃、硅、塑料、藍寶石。
為進一步提高薄膜的光電特性，還包括在步驟8)之后的步驟9)：將具有金屬氮氧化物薄膜的基板放到高速升溫光學加熱系統(tǒng)rta中照射8秒-12秒后取出，使薄膜達到700攝氏度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
1)相同的透光率，本發(fā)明所得的金屬氮氧化物薄膜比金屬氧化物ito薄膜的方塊電阻低50％。
2)相同的方塊電阻，本發(fā)明所得的金屬氮氧化物薄膜比金屬氧化物ito薄膜的透光率高5％。
3)本發(fā)明提出的金屬氮氧化物薄膜溶液加工法可以取代薄膜真空蒸鍍法，因此能降低成本，減少能耗，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
附圖說明
圖1為溶液加工示意圖。
附圖中:101—高壓噴霧系統(tǒng)的材料室；102—溶液；103—噴涂作業(yè)空間；104—高壓噴霧系統(tǒng)的噴頭；105—熱板；106—氮氣；107—基板；108—金屬氮氧化物薄膜；109—噴射出的溶液氣霧。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。
金屬氮氧化物透明導電薄膜的溶液制備方法，如圖1所示，該方法包括如下步驟：
1)取99.99％純度的硝酸鋅zn(no3)220克，加到含有200cc的去離子水中，攪拌2分鐘形成溶液102；
2)將該溶液102倒入高壓噴霧系統(tǒng)的材料室101；
3)取一2英寸的石英基板107，先用ipa清洗10分鐘，再用acetone清洗5分鐘，再用去離子水清洗5分鐘，用氮氣吹干；
4)把石英基板107放到噴涂作業(yè)空間103的熱板105上加熱到450攝氏度；
5)將氮氣106充滿噴涂作業(yè)空間103；
6)打開高壓噴霧系統(tǒng)的噴頭104，對準基板噴射10秒后，停止噴射，等待20秒，形成厚度為10nm的氮氧化鋅znoxn1-x薄膜；
7)重復步驟6)100次后，在基板上形成了具有1000nm厚度的氮氧化鋅znoxn1-x薄膜，x約為0.8；
8)降低熱板溫度，取出基板并干燥；
9)將具有氮氧化鋅薄膜的基板放入高速升溫光學加熱系統(tǒng)rta中照射10秒，使薄膜溫度達到700度；該rta的型號為“agassociate410”。
10)將基板取出并測量，得到金屬氮氧化物層薄膜的厚度為1000nm、導電性測量結(jié)果為每方塊電阻10歐姆，透光率測試結(jié)果為波長500-700納米的光譜范圍的透光率為85％。
本發(fā)明公開六種適合制成金屬氮氧化物透明導電薄膜的原材料，制備出的金屬氮氧化物薄膜具有較低的電阻、較高的透光率，可用于制作顯示器領域和太陽能電池領域中的透明電極、電極引線和數(shù)據(jù)引線。該加工方法成本低、能耗少、可用于柔性基底、能大規(guī)模生產(chǎn)。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。