[發明專利]鈰-銻共摻雜氧化錫薄膜、粉體及其制備方法

有效

• 申請號: 201110361537.7
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102516834A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 曾和平;張寶玉
• 申請（專利權）人: 廣州市泰祥建材實業發展有限公司;曾和平
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明屬于納米透明半導體薄膜材料領域，具體涉及一種鈰-銻共摻雜錫溶膠及其制備方法，以及由該溶膠制備得到的鈰-銻共摻雜氧化錫薄膜和鈰-銻共摻雜氧化錫粉體。

背景技術

透明半導體薄膜具有較高的可見光透過率和導電性，具有紫外截止、紅外高反射、微波強衰減等特性，已被廣泛應用于各種光電器件中。氧化錫（化學式：SnO₂）是一種金紅石型種n型寬禁帶半導體,?常溫下其禁帶寬為3.6?eV。在常溫下表現為絕緣狀態，電阻率很高，電學、光學和氣敏性能等難以滿足使用要求。近幾十年來，人們利用摻雜技術獲得性能優異的新材料，摻雜金屬、其他添加劑或者催化劑等，以求制得小顆粒，高活性,高比表面積的SnO₂，從而獲得更好的性能。

SnO₂的單摻雜，主要集中在Sb、F、In、Fe、Co、Cu、Ti、Ag?、Bi和Nb離子摻雜。其中Sb摻雜SnO₂（ATO）薄膜不僅在可見光范圍內有很高的透過率,同時薄膜硬度高、熱穩定性好、成本低。用溶膠-凝膠法制取ATO薄膜，其薄膜在碘鎢燈照射兩小時后，底板溫度比空白玻璃低3-4℃，與薄膜在近紅外處的平均透過率很低相一致。用噴霧熱解法在玻璃基底上合成了銻摻雜SnO₂薄膜，發現電離雜質或中性雜質散射在薄膜中占主導地位，摻雜可以增大薄膜內在的載流子濃度和流動性，提高薄膜導電性和紅外反射率。隨著稀土元素在材料中的應用，La、Ce、Er和Y離子摻雜SnO₂?可以明顯抑制晶粒的生長，同時使其在光學中的應用得到很大改善。其中Ce³⁺在基態的電子層結構為4f¹,在激發態的電子層結構為5d¹，當4f¹基態（²F_5/2）向5d激發態（²D）轉變時呈現光譜紅移，反之則在489nm附近發藍光。

為了進一步提高透明薄膜的可見光透過率和紅外反射率，共摻雜技術在納米材料的制備中變得活躍起來。Ni-Sb共摻雜SnO₂透明導電薄膜，Co-Sb共摻雜SnO₂透明導電薄膜，Al-Zn共摻雜SnO₂透明導電薄膜，此外，還有Sb-In共摻雜SnO₂透明導電薄膜，Y-Sb共摻雜SnO₂導電粒子，這些新材料顯著的改善透明半導體電學性能。中國專利CN101205419B公開了根據三氧化二鐿粉體能夠吸收近紅外熱線，采用濕法研磨工藝制備出摻鐿納米水性ATO漿料。用固相法制得了Bi₂O₃/ATO混燒填料，發現隨著Bi₂O₃含量的增加，填料的紅外輻射率先減小后增大，當Bi₂O₃含量為70%時紅外輻射率最低位0.67，且顏色可調，能夠實現紅外、可見光的兼容隱身。

然而，無論是單摻雜還是共摻雜透明薄膜，隨著在基材玻璃上膜厚度的增加，使可見光的透過率減弱。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈰-銻共摻雜氧化錫薄膜及其制備方法。該薄膜可以屏蔽紫外線和近紅外線，且隨著薄膜層數的增加可見光的透過率增加。

本發明的另一個目的在于提供一種鈰-銻共摻雜氧化錫粉體及其制備方法。

本發明所采用的技術方案如下：

一種鈰-銻共摻雜氧化錫薄膜，由氧化鈰、氧化銻和氧化錫組成，其中，鈰元素：銻元素：錫元素的物質的量之比為1~4：1~4：100。

上述鈰-銻共摻雜氧化錫薄膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備鈰溶液：將鈰鹽溶解在有機溶劑中，在65~90℃攪拌溶解，得到鈰溶液；

（2）制備銻溶液：將銻鹽溶解在有機溶劑中，在65~90℃攪拌溶解，得到銻溶液；

（3）制備錫溶液：將錫鹽溶解在有機溶劑中，在65~90℃攪拌溶解，得到錫溶液；

（4）制備鈰-銻共摻雜錫溶膠：將步驟（1）與（2）分別得到的溶液同時滴加入步驟（3）的錫溶液中，得到透明溶膠，在60~90℃攪拌1~4h，冷卻至室溫，空氣中靜置陳化24~48h，得到鈰-銻共摻雜錫溶膠；

（5）將步驟（4）得到的鈰-銻共摻雜錫溶膠在基材上成膜后，在600~800℃下固化2~6小時，得到鈰-銻共摻雜氧化錫薄膜。

優選的，所述鈰鹽為硝酸鈰、醋酸鈰、氯化鈰中的至少一種。