一種利用受限光催化氧化改性ito的方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用受限光催化氧化改性ITO的方法及其應(yīng)用。該方法是直接在ITO表面滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～40%的過硫酸銨水溶液，然后覆蓋光掩模，在紫外光下照射，即可得到改性的ITO。以改性的TO作為分子模板，采用低溫液相沉積的方可以快速、簡單、高效的制備成無機(jī)半導(dǎo)體二氧化鈦、氧化鋅、鈦酸鋇陣列，采用簡單的旋涂法或浸涂法可以快速、簡單、高效的制備成硫化鎘、磷脂膜、聚苯乙烯微球、導(dǎo)電聚合物薄膜、液晶陣列，為電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
【專利說明】—種利用受限光催化氧化改性ITO的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用受限光氧化反應(yīng)，用過硫酸銨對(duì)ITO進(jìn)行改性的方法，以及改性后的ITO的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化銦錫(ITO)是指采用磁控濺射技術(shù)，在任意基材上，如聚合物、玻璃、金屬等材料上濺射透明ITO導(dǎo)電薄膜鍍層并經(jīng)高溫退火處理得到的高技術(shù)產(chǎn)品。ITO膜同時(shí)具有良好的導(dǎo)電性和透光性，適于制作透明顯示電極，是平板顯示器生產(chǎn)的重要原材料之一。
[0003]在實(shí)際制造一些功能化器件的時(shí)候，ITO表面進(jìn)行可控的圖案化改性是非常重要的。例如在生物領(lǐng)域，改性的表面可用于蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞的生長。在電子領(lǐng)域，可用于微流控芯片、傳感器和半導(dǎo)體材料的制備。
[0004]目前表面改性的方法主要有:(I)硬刻蝕:主要依賴于硬質(zhì)掩模，借助于外場能量諸如光(紫外，X-射線)、粒子(電子，離子，中子)而進(jìn)行圖案制造與復(fù)制。最常用的方法就是光刻蝕。光源發(fā)出的光經(jīng)過光掩模實(shí)現(xiàn)光的圖案化輻射，再通過物鏡組聚焦到表面的光敏膠上。光敏膠可以溶解刻蝕溶液進(jìn)而使刻蝕溶液刻蝕基材，這樣就得到了改性的表面。但是這種方法對(duì)設(shè)備的要求很高，而且成本也比較昂貴。(2)軟刻蝕:主要包括微接觸轉(zhuǎn)印、毛細(xì)管輔助微流體、模塑等。這套技術(shù)的核心是使用聚二甲基硅氧烷作為印章，將油墨轉(zhuǎn)印到材料表面。所轉(zhuǎn)印的油墨主要是具有自組裝性能的單分子層，其分子特征就是一段烷基鏈，其兩端分別帶有兩個(gè)功能性基團(tuán)。當(dāng)具有表面微納米結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷被壓到材料表面時(shí)，在相接觸的部分，吸附在聚二甲基硅氧烷表面的短鏈烷基分子可以通過其自帶的一個(gè)功能性端基與材料表面進(jìn)行鍵合，比如-SH與金表面組裝，硅氧基團(tuán)與硅羥基表面縮合等。但是上述方法在聚合物表面得到的單分子層并不像想象中的那樣結(jié)構(gòu)高度規(guī)整和分子完全有序取向，而存在很大程度的無序度，從而導(dǎo)致進(jìn)一步應(yīng)用的偏差。另外，改性表面需要用等離子處理也增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有ITO表面改性方法存在的缺點(diǎn)，提供一種操作簡單，幾分鐘內(nèi)即可在ITO表面形成圖案的ITO改性方法。
[0006]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在ITO表面滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%?40%的過硫酸銨水溶液，覆蓋光掩模，在紫外光下照射，即可得到圖案化的改性的ΙΤ0。
[0007]上述改性的ITO在制備ZnO陣列、TiO2陣列、BaTiO3陣列、CdS陣列、磷脂膜陣列、聚苯乙烯微球陣列、導(dǎo)電聚合物薄膜陣列、液晶陣列中的用途，其中二氧化鈦、氧化鋅、鈦酸鋇陣列采用低溫液相沉積法制備，硫化鎘、磷脂膜、聚苯乙烯微球、導(dǎo)電聚合物薄膜、液晶陣列采用旋涂法或浸涂法制備。
[0008]本發(fā)明利用受限光催化氧化反應(yīng)可以方便快速的向ITO表面引入大量硫酸根基團(tuán)，從而制造高親水、離子化的功能性表面，所得到的圖案化功能性表面可以作為制造各種半導(dǎo)體和陶瓷材料的分子模板。本發(fā)明以改性的ITO作為分子模板，采用低溫液相沉積法可以快速、簡單、高效的制備成無機(jī)半導(dǎo)體二氧化鈦、氧化鋅、鈦酸鋇陣列，采用簡單的旋涂法或浸涂法可以快速、簡單、高效的制備成硫化鎘、磷脂膜、聚苯乙烯微球、導(dǎo)電聚合物薄膜、液晶陣列，為電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是實(shí)施例1中光掩模的光學(xué)照片。
[0010]圖2是實(shí)施例1改性的ITO的掃描電鏡圖。
[0011]圖3 是 ITO 的 XPS 圖。
[0012]圖4是實(shí)施例1改性的ITO的XPS圖。
[0013]圖5是水蒸汽凝結(jié)在實(shí)施例1改性的ITO上的光學(xué)照片。
[0014]圖6是實(shí)施例4制備的ZnO陣列放大250倍的掃描電鏡圖。
[0015]圖7是實(shí)施例4制備的ZnO陣列放大3000倍的掃描電鏡圖。
[0016]圖8是實(shí)施例4制備的ZnO陣列的XRD圖。
[0017]圖9是實(shí)施例5制備的TiO2陣列的光學(xué)照片。
[0018]圖10是實(shí)施例6制備的CdS陣列的掃描電鏡圖。
[0019]圖11是實(shí)施例7制備的導(dǎo)電聚合物膜陣列的光學(xué)照片。
[0020]圖12是實(shí)施例8制備的BaTiO3陣列的光學(xué)3D圖。
[0021]圖13是實(shí)施例9制備的磷脂膜陣列的光學(xué)照片。
[0022]圖14是實(shí)施例10制備的聚苯乙烯微球陣列的光學(xué)照片。
[0023]圖15是實(shí)施例11制備的液晶陣列的光學(xué)照片
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0025]實(shí)施例1
[0026]將清洗干凈的ITO放置在石英板上，用移液槍吸取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的過硫酸銨水溶液滴加在ITO表面，使溶液完全潤濕ITO表面，然后在其上覆蓋圖1所示的圓形光掩模，施加適當(dāng)壓力使溶液在ITO表面平鋪成均勻且非常薄的液層，放入光化學(xué)反應(yīng)儀中用IOOOff的高壓汞燈在8000 μ ff/cm2的紫外光下照射4分鐘，然后用超純水清洗干凈，氮?dú)獯蹈桑玫礁男缘腎T0。
[0027]采用掃描電鏡、X射線光電子能譜、光學(xué)顯微鏡對(duì)改性的ITO進(jìn)行表征，結(jié)果見圖2?5。由圖可見，在紫外光照下，形成了圖案化改性的表面，改性區(qū)域接上了硫酸根基團(tuán)。
[0028]實(shí)施例2
[0029]將清洗干凈的ITO放置在石英板上,用移液槍吸取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的過硫酸銨水溶液滴加在ITO表面，使溶液完全潤濕ITO表面，然后在其上覆蓋條形光掩模，施加適當(dāng)壓力使溶液在ITO表面平鋪成均勻且非常薄的液層，放入光化學(xué)反應(yīng)儀中用1000W的高壓汞燈在8000 μ ff/cm2的紫外光下照射10分鐘，然后用超純水清洗干凈，氮?dú)獯蹈?，得到改性的Ι?。
[0030]實(shí)施例3[0031]將清洗干凈的ITO放置在石英板上，用移液槍吸取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的過硫酸銨水溶液滴加在ITO表面，使溶液完全潤濕ITO表面，然后在其上覆蓋方形光掩模，施加適當(dāng)壓力使溶液在ITO表面平鋪成均勻且非常薄的液層，放入光化學(xué)反應(yīng)儀中用1000W的高壓汞燈在9000 μ ff/cm2的紫外光下照射2分鐘，然后用超純水清洗干凈，氮?dú)獯蹈?，得到改性的Ι?。
[0032]實(shí)施例4
[0033]實(shí)施例1得到的改性的ITO在制備ZnO陣列中的用途，其具體制備方法如下:
[0034]將0.05mmol/L的硝酸鋅水溶液與0.05mmol/L的六亞甲基四胺水溶液等體積混合，配制成沉積液，將改性的ITO漂浮在沉積液上，改性面朝下，在90°C下沉積48小時(shí)，期間每隔3小時(shí)換一次沉積液，待沉積完成后，用輸入功率為100W的超聲波超聲10分鐘，得到ZnO陣列，其掃描電鏡圖見圖6和圖7，XRD圖見圖8。由圖可見，在ITO表面形成了直立棒狀的ZnO陣列。
[0035]實(shí)施例5
[0036]實(shí)施例1得到的改性的ITO在制備TiO2陣列中的用途，其具體制備方法如下:
[0037]將0.lmol/L的(NH4) 2TiF6水溶液和0.6mol/L的H3BO3水溶液等體積混合，配制成沉積液，將改性的ITO漂浮在沉積液上，改性面朝下，在50°C下沉積24小時(shí)，待沉積完成后，用超純水沖洗，得到TiO2陣列(見圖9)。
[0038]實(shí)施例6
[0039]實(shí)施例1得到的改性的ITO在制備CdS陣列中的用途，其具體制備方法如下:
[0040]將改性的置于勻膠機(jī)臺(tái)中央，用移液槍取100 μ L0.25mol/L氯化鎘水溶液，均勻點(diǎn)在ITO表面，按下啟動(dòng)按鈕，低轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)9秒，高轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)40秒，當(dāng)旋臺(tái)停止后，再用移液槍取100 μ L0.25mol/L硫化鈉水溶液，均勻點(diǎn)在ITO表面，按下啟動(dòng)按鈕，轉(zhuǎn)速同上，當(dāng)旋臺(tái)停止后，將超純水滴在ITO上旋轉(zhuǎn)進(jìn)行清洗，得到CdS陣列(見圖10)。
[0041]實(shí)施例7
[0042]實(shí)施例1得到的改性的ITO在制備導(dǎo)電聚合物膜陣列中的用途，其具體制備方法為:采用旋涂法，直接將聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸鈉)(由sigma提供)旋涂在改性的ITO表面，即可得到導(dǎo)電聚合物膜陣列(見圖11)。
[0043]實(shí)施例8
[0044]實(shí)施例2得到的改性的ITO在制備BaTiO3陣列中的用途，其具體制備方法如下:
[0045]將0.25mol/L的Ba(NO3)2水溶液與6.15mol/L的H2TiF6水溶液按體積比為5:1混合，室溫?cái)嚢?4小時(shí)，分離溶液，沉淀物在120°C的烘箱中烘干，得到BaTiF6粉末。將
0.0639g/mL的BaTiF6水溶液與0.86mol/L的H3BO3水溶液按體積比為12:1混合，配制成沉積液。將改性的ITO漂浮在沉積液上，改性面朝下，在80 V下沉積24小時(shí)，沉積完成后，用輸入功率為100W的超聲波超聲10分鐘，得到BaTiO3陣列(見圖12)。
[0046]實(shí)施例9
[0047]實(shí)施例2得到的改性的ITO在制備磷脂膜陣列中的用途，其具體制備方法如下:
[0048]采用浸涂法，將用電形成法形成的磷脂囊泡滴在改性的ITO上，12小時(shí)后從側(cè)面將多余的溶液吸走，得到磷脂膜陣列(見圖13)。[0049]實(shí)施例10
[0050]實(shí)施例2得到的改性的ITO在制備聚苯乙烯微球陣列中的用途，其具體制備方法如下:
[0051]將氨基修飾的聚苯乙烯微球(粒徑Ium,用紅色突光標(biāo)記，由sigma提供)用
0.lmol/L的HCl水溶液調(diào)節(jié)pH值至2，然后采用旋涂法，將其直接涂覆在改性的ITO表面(低轉(zhuǎn)速:500轉(zhuǎn)/分鐘，18秒；高轉(zhuǎn)速:2000轉(zhuǎn)/分鐘，60秒)，待旋涂完成后，用輸入功率為IOOff的超聲波超聲15分鐘，得到聚苯乙烯微球陣列(見圖14)。
[0052]實(shí)施例11
[0053]實(shí)施例3得到的改性的ITO在制備液晶陣列中的用途，其具體制備方法為:采用旋涂法，直接將4-氰基-4’-戊基聯(lián)苯旋涂在改性的ITO表面，即可得到液晶陣列(見圖15)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用受限光催化氧化改性ITO的方法，其特征在于:在ITO表面滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%?40%的過硫酸銨水溶液，覆蓋光掩模，在紫外光下照射，得到改性的ΙΤ0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用受限光催化氧化改性ITO的方法，其特征在于:所述的過硫酸銨水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%。
3.權(quán)利要求1的改性的ITO在制備ZnO陣列中的用途。
4.權(quán)利要求1的改性的ITO在制備TiO2陣列中的用途。
5.權(quán)利要求1的改性的ITO在制備BaTiO3陣列中的用途。
6.權(quán)利要求1的改性的ITO在制備CdS陣列中的用途。
7.權(quán)利要求1的改性的ITO在制備磷脂膜陣列中的用途。
8.權(quán)利要求1的改性的TO在制備聚苯乙烯微球陣列中的用途。
9.權(quán)利要求1的改性的TO在制備導(dǎo)電聚合物薄膜陣列中的用途。
10.權(quán)利要求1的改性的ITO在制備液晶陣列中的用途。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK103713473SQ201310744123
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】楊鵬, 穆小燕 申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)