[發明專利]一種基于金屬粉末制備半導體氧化物薄膜的方法

在審

• 申請號: 202010040093.6
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111243939A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 胡榮;柳紅東;劉玉榮
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種基于金屬粉末制備半導體金屬氧化物薄膜的方法，其特征在于：包括前驅液制備和氧化物薄膜制備兩個步驟，前驅液制備具體是以金屬粉末溶解于雙氧水、氨水和去離子水組成的混合液中，充分攪拌溶解12h，再陳化2~4h制得前驅液；氧化物薄膜制備具體是將制備好的前驅液通過旋涂或噴涂方式于基板表面制備濕膜，并通過熱退火處理制得金屬氧化物薄膜。以較低濃度進行配制前驅液，前驅液可放置長達10天以上不失效；不使用有機溶劑，利于前驅液有效回收；制備的薄膜與基板結合能力強，表面缺陷少，有效利用低濃度前驅液制備出均勻性、致密性優異的金屬氧化物薄膜，制備的薄膜使用穩定性好。

技術領域

本發明涉及一種功能性薄膜的制備方法，具體涉及一種金屬粉末制備氧化物薄膜的方法。

背景技術

目前，在有機聚合物太陽能電池中，半導體金屬氧化物薄膜作為界面層相對于導電聚合物在制備成本、器件穩定性方面具有明顯的優勢，因而越來越受到業界的重視。關于金屬氧化物界面層的制備方法主要有如下幾種：(1)電沉積法，(2)真空熱蒸發法，(3)水熱法，(4)水溶金屬氧化物納米顆粒法，(5)溶膠凝膠法。這幾種方法中溶膠凝膠法在制備成本和薄膜的均勻性方面具有獨特的優勢，因而成為主流。溶膠凝膠法是利用金屬鹽作為金屬氧化物的前驅來源，將金屬鹽溶于有機溶劑或水中，進行復雜的水解、縮合反應，在溶液中形成穩定的透明溶膠體系，溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維網絡結構的凝膠，經過旋涂或噴涂等方式成膜，并通過干燥、退火的方式制備出金屬氧化物薄膜結構。但是，隨著時代的進步，傳統的溶膠凝膠法制備金屬氧化物上也暴露不少問題：（1）膠體溶液的制備成本仍然較高，且一旦溶液放置時間過長（如2~3天后），前驅液會逐漸失效，影響其使用性能；（2）前驅液采用的一些有機溶劑對人體和環境是有害的，不利于回收利用；（3）若制備的前驅液濃度較低，無法制備出均勻、致密的金屬氧化物薄膜。例如，溶膠法制備ZnO，采用的傳統配方為無水乙酸鋅：乙二醇甲醚：乙醇胺=1 g: 10 ml: 0.28 ml。其中無水乙酸鋅為100g/59元，無水級乙二醇甲醚為100 ml/299元，乙醇胺為5 ml/58元（均參考阿拉丁試劑定價）；該制備方法中前驅液放置超過48小時后制備出的ZnO薄膜應用于有機光伏器件的電子傳輸層時，其器件性能較放置2~4小時驅液放所得ZnO薄膜及器件性能有很明顯的下降。因而，尋求新的、制備成本低廉的、環保的、穩定性優異的前驅液和制備出性能優異的半導體金屬氧化薄膜是提升它們在有機光伏器件領域的應用的有效途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于金屬粉末制備性能優異的金屬氧化物薄膜的方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種基于金屬粉末制備半導體金屬氧化物薄膜的方法，其特征在于：包括前驅液制備和氧化物薄膜制備兩個步驟，前驅液制備具體是以金屬粉末溶解于雙氧水、氨水和去離子水組成的混合液中，充分攪拌溶解12h，再陳化2~4h制得前驅液；氧化物薄膜制備具體是將制備好的前驅液通過旋涂或噴涂方式于基板表面制備濕膜，并通過熱退火處理制得金屬氧化物薄膜。

進一步，上述金屬粉末可以是Zn、Cu、Mo、Ag中的一種。

進一步，上述混合液是由質量濃度為25~28%氨水、質量濃度為30%的雙氧水和去離子水按體積比為0.5~1.5:0.06~0.95:0~0.5配制而成。

進一步，上述金屬粉末與混合液的質量體積比約為1.5~20 mg/ml。

進一步，上述攪拌具體是在17~25℃溫度下攪拌12h，攪拌速率為300~600 rpm。