[發(fā)明專利]一種Ag-Li共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法

無效

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• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102392237A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 李建昌;曹青;姜永輝;王博鋒;巴德純
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發(fā)明屬于半導體材料與器件領域，具體涉及一種Ag-Li共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法。

背景技術

????氧化鋅作為一種新型的Ⅱ-Ⅵ族直接寬帶隙半導體材料，目前已經(jīng)成為半導體薄膜材料研究的熱點之一，其在室溫下的禁帶寬度為3.37eV，與同禁帶寬度材料相比，氧化鋅具有高達60meV的激子結合能，而GaN為25meV,更容易在室溫下實現(xiàn)激子發(fā)光。氧化鋅的熔點為1975℃，有很好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，相對于GaN，SiC等，可在較低溫度環(huán)境下制備，能極大減少高溫制備所產(chǎn)生的缺陷，此外，還可以對其進行濕化學法處理。ZnO在透明電極、太陽能電池、氣敏傳感器和發(fā)光器件等方面有非常重要的應用，因此引起研究者的重視。

為了使氧化鋅材料得到實際應用，人們曾嘗試用不同元素摻雜氧化鋅薄膜，以改善其光電磁等性能，如摻雜Li、N、P、Ag等元素實現(xiàn)氧化鋅由n-型傳導變?yōu)閜-型傳導；摻雜Mg元素提高氧化鋅材料的禁帶寬度；摻雜Al、Ga、In元素提高其導電特性；摻雜B族中的Co、Ni、Mn、V等元素制備磁性材料。近年來，通過兩種或多種元素共摻雜改善氧化鋅的特性的方法倍受青睞，如N-Li、N-Al、N-Ga、N-In等摻雜氧化鋅薄膜制備p-型氧化鋅材料。

目前，關于Ag-Li共摻雜氧化鋅的研究尚未見報道，同時考慮到銀納米顆粒具有優(yōu)良的光電性能，因此進行Ag-Li共摻雜氧化鋅薄膜的探索研究具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有研究存在的空白，本發(fā)明提供一種利用溶膠凝膠法制備Ag-Li共摻雜氧化鋅薄膜的方法，該方法通過制備Ag-Li共摻雜鋅溶膠、清洗基片、旋涂鍍膜、熱處理，制備出高質(zhì)量的ZnO薄膜。

實現(xiàn)本發(fā)明方法的技術方案按照以下步驟進行：

（1）稱取4.30-4.39gZn(CH₃COO)₂·2H₂O，溶于25mL無水乙醇中，加入與Zn(CH₃COO)₂·2H₂O等摩爾的二乙醇胺，在50-70?℃的水浴條件下攪拌1-2?h后，加入摩爾比為1：（1-20）的AgNO₃和LiCl繼續(xù)攪拌1-2?h，得到Ag-Li共摻雜的氧化鋅溶膠，將其在空氣中靜置陳化24-48h，上述所用試劑均為分析純；

（2）分別選用Si、ITO和玻璃作為基片，將基片依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲波清洗10?-15min，再用無水乙醇沖洗，之后在加熱平臺上烘干；

（3）用勻膠機將靜置陳化后得到的Ag-Li共摻雜氧化鋅溶膠在基片上進行旋轉(zhuǎn)涂膜，先在800-1200r/min的轉(zhuǎn)速下向基片滴加溶膠5-10s，然后在3000?-4000r/min的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)30?s，將形成的濕膜置于加熱平臺上于120?℃溫度下加熱烘干，重復上述涂膜過程兩次；

（4）最后以5?℃/min的升溫速率，在550?℃條件下在空氣中對薄膜熱處理1-2?h，得到Ag-Li共摻雜氧化鋅薄膜。

本發(fā)明的特點和有益效果是：

1.?采用溶膠凝膠法制備薄膜，成本低，沉積設備簡單，易控制薄膜組分；?

2.?本發(fā)明方法在Ag-Li的摻雜過程中未破壞ZnO的晶體結構；

3.?本發(fā)明制備的Ag-Li共摻雜ZnO薄膜不僅結晶性好、表面形貌好，而且透射比較高、導電性較好。??

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖；

圖2是為本發(fā)明實施例制備的Si基片上Ag-Li共摻雜ZnO薄膜的掃描電子顯微鏡圖片；

其中a、b、c、d、e分別表示Ag⁺與Li⁺的摻雜比例為1:20，1:10，1:5，1:2，1:1；

圖3?是本發(fā)明實施例制備的Ag-Li共摻雜ZnO薄膜的X射線衍射圖譜；

圖4是本發(fā)明實施例制備的Ag-Li共摻雜ZnO薄膜的透射比光譜；

圖5是本發(fā)明實施例制備的ITO基片上Ag-Li共摻雜ZnO薄膜的電流-電壓曲線圖譜；

圖6是本發(fā)明實施例制備的Ag-Li共摻雜ZnO薄膜Ag與Li摩爾比為1:20時的透射電子顯微鏡照片。

具體實施方式