[發(fā)明專(zhuān)利]一種快速制備高平整度金屬氧化物薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810053886.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108396312B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏志;陳彥平;王剛;何中媛;李耀剛;張青紅;侯成義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C18/12
• 分類(lèi)號(hào): C23C18/12;B05D1/28
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);魏峯

本發(fā)明涉及一種快速制備高平整度金屬氧化物薄膜的方法，包括：(1)將銦鹽、鎵鹽和鋅鹽溶解于超純水中，室溫避光攪拌，過(guò)濾，得到過(guò)濾后的混合物水溶液；(2)將絕緣基底清洗干凈后，高純氬氣吹干，氧氣等離子體處理，加熱至70～90℃，保持恒溫待用；(3)采用毛刷蘸取過(guò)濾后的混合物水溶液刷涂到恒溫絕緣基底上，得到凝膠薄膜，迅速轉(zhuǎn)移，280～320℃下熱處理，得到高平整度金屬氧化物薄膜。本發(fā)明的方法有效降低了金屬氧化物薄膜的制備時(shí)長(zhǎng)，提高了金屬氧化物薄膜表面的平整性，降低了金屬氧化物薄膜的制備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬氧化物薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速制備高平整度金屬氧化物薄膜的方法。

背景技術(shù)

透明無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料氧化銦In₂O₃、氧化鋅ZnO、氧化銦鋅IZO、氧化銦鎵鋅IGZO等金屬氧化物和有機(jī)半導(dǎo)體材料是下一代電子器件所尋求的用來(lái)取代無(wú)機(jī)硅的新材料。與硅材料相比，同為無(wú)機(jī)材料的金屬氧化物不僅具有與硅材料相當(dāng)?shù)妮d流子遷移率，而且穩(wěn)定性強(qiáng)，可低溫制備，具有一定的柔性，最為關(guān)鍵的是，金屬氧化物半導(dǎo)體層在可見(jiàn)光區(qū)域具有極好的透明性，有望成為下一代顯示技術(shù)中晶體管的有源層材料。

為實(shí)現(xiàn)金屬氧化物薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管產(chǎn)業(yè)化，高平整度金屬氧化物薄膜的制備成為研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。研究人員一般通過(guò)磁控濺射法制備金屬氧化物薄膜，但這種制備方法不僅需要昂貴的儀器，而且需要花費(fèi)極長(zhǎng)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境，大大增加了制備成本。研究人員還提出了溶液法的制備方法，如旋涂法、刮涂法和噴涂法等，但以旋涂法為代表的溶液法在制備過(guò)程中，前驅(qū)液浪費(fèi)嚴(yán)重，且難以實(shí)現(xiàn)大尺寸器件的制備。此外，為保證薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的性能，以上兩類(lèi)制備方法都需要對(duì)金屬氧化薄膜進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的退火處理，處理時(shí)間一般不低于2小時(shí)，這不僅增加了器件的制備成本，且降低了器件的制備效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速制備高平整度金屬氧化物薄膜的方法，該方法極大縮短了金屬氧化物薄膜的制備時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)器件的大尺寸制備，且降低了金屬氧化物薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備成本。

本發(fā)明的一種快速制備高平整度金屬氧化物薄膜的方法，包括：

(1)將摩爾比為72.5:7.5:20～73:7:20的銦鹽、鎵鹽和鋅鹽溶解于超純水中，室溫避光攪拌，得到濃度為0.1～0.3mol/L的混合物水溶液，過(guò)濾，得到過(guò)濾后的混合物水溶液；

(2)將絕緣基底清洗干凈后，高純氬氣吹干，氧氣等離子體處理，然后加熱至70～90℃，保持恒溫待用；

(3)采用毛刷蘸取步驟(1)得到的過(guò)濾后的混合物水溶液刷涂到步驟(2)得到的恒溫絕緣基底上，得到凝膠薄膜，將帶有凝膠薄膜的基底迅速轉(zhuǎn)移，280～320℃下熱處理，得到高平整度金屬氧化物薄膜。

所述步驟(1)中銦鹽為硝酸銦，鎵鹽為硝酸鎵，鋅鹽為硝酸鋅。

所述步驟(1)中超純水的電阻率為18.2MΩ。

所述步驟(1)中室溫避光攪拌的時(shí)間為8～10h。

所述步驟(1)中過(guò)濾的工藝條件為：采用裝有孔徑為0.22μm過(guò)濾頭的注射器進(jìn)行過(guò)濾。

所述過(guò)濾頭的材質(zhì)為疏水聚四氟乙烯或疏水偏四氟乙烯。

所述步驟(2)中的絕緣基底為二氧化硅、氧化鋁或者氧化鋯。

所述步驟(2)中高純氬氣的純度為99.999％及以上。

所述步驟(2)中絕緣基底清洗的工藝條件為：依次用超純水、丙酮、異丙醇超聲清洗10～20min。

所述步驟(2)中氧氣等離子體處理的工藝參數(shù)為：射頻功率為30～50W，處理時(shí)間為5～10min。