專利名稱：一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米透明半導(dǎo)體無機(jī)材料領(lǐng)域，涉及無機(jī)薄膜及其制備方法，具體涉及一種屏蔽紫外光、近紅外光和可見光透過性強(qiáng)的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
透明半導(dǎo)體薄膜具有較高的可見光透過率和導(dǎo)電性，具有紫外截止、紅外高反射、 微波強(qiáng)衰減等特性，已被廣泛應(yīng)用于各種光電器件中。氧化鋅(化學(xué)式aiO)是一種纖鋅礦結(jié)構(gòu)的II -VI族化合物，常溫下其禁帶寬度為3. 37 eV，激子束縛能60meV，易實現(xiàn)高效受激發(fā)射，是制作量子效率高、激發(fā)閾值低的光電子器件的理想材料；氧化鋅薄膜在可見光區(qū)具有高的透光率，具有良好的光電特性，是一種重要的光電信息材料，其具備原材料廉價且地球儲量豐富，在氫等離子環(huán)境中穩(wěn)定等優(yōu)點。通過摻雜其它元素引起ZnO能帶結(jié)構(gòu)和載流子濃度的改變，使摻雜ZnO具有不同于本征SiO的新光電特性。經(jīng)摻雜后的ZnO薄膜具有優(yōu)良的透明導(dǎo)電功能，被認(rèn)為很有希望替代目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的錫摻雜氧化銦薄膜(簡稱ΙΤ0薄膜)。ZnO薄膜的摻雜元素一般為III族元素如B、Al、Ga、h、Sc和Y等，或IV族元素如Si、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr和Hf等。只摻雜一種元素得到單摻雜的ZnO薄膜，如鋁摻雜&ι0、鎵摻雜加0、鈦摻雜ZnO 等，其中以鋁摻雜ZnO薄膜的研究較為廣泛深入，如中國專利CN101696492A公開的一種鋁摻雜ZnO薄膜，該類薄膜的缺點是隨著鋁摻雜量的增加，其紫外截止邊藍(lán)移，使得這類單摻雜的ZnO薄膜在應(yīng)用于制作屏蔽紫外的器件如節(jié)能視窗和節(jié)能型的建筑玻璃時有一定限制。通過稀土元素和過渡元素共摻雜SiO薄膜，可以提高ZnO透明薄膜的可見光透過率、屏蔽紫外和近紅外能力，獲得高性能的透明導(dǎo)電薄膜。目前共摻雜ZnO透明導(dǎo)電薄膜的類型主要有Mn-Al共摻雜SiO薄膜、共摻雜SiO薄膜、Gd-Al共摻雜SiO薄膜、Ga-B 共摻雜SiO薄膜、Al-Cr共摻雜ZnO薄膜、Al-Co共摻雜SiO薄膜和Al-^ 共摻雜SiO薄膜等，如中國專利CN 101575697Α公開的Al-F共摻雜ZnO薄膜、CN 101188149Β公開的Ge-Al 共摻雜ZnO薄膜，CN 101575207Α公開的Ge-Al共摻雜ZnO靶材，但是此類共摻雜的氧化鋅薄膜普遍制備工藝復(fù)雜，成本較高，限制了其進(jìn)一步的生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種屏蔽紫外和近紅外的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法，本發(fā)明采用溶膠-凝膠法和浸漬-提拉法將薄膜均勻鍍在基片上，得到的共摻雜氧化鋅薄膜具有屏蔽紫外和近紅外、可見光透過率高的特點，并且其制備工藝簡單，不需要特殊設(shè)備，生產(chǎn)成本較低。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案
一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜，含有氧化釔、氧化鋁和氧化鋅，氧化釔氧化鋁氧化鋅的物質(zhì)的量之比為(廣9)(廣9):100。本發(fā)明還提供一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，包括以下步驟
將硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅按物質(zhì)的量之比(廣9) (Γ9) :100加入乙二醇甲醚中， 滴加乙醇胺，所述乙醇胺與醋酸鋅物質(zhì)的量之比為0. 55:1，得到混合溶液；將上述混合溶液進(jìn)行水浴加熱并攪拌，陳化，得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠；將洗凈烘干的基片浸入上述釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠中，浸漬，以均勻的速度提拉出基片，干燥，退火，冷卻，得到均勻鍍在基片上的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜。本發(fā)明所述混合溶液中醋酸鋅的物質(zhì)的量濃度為0. 3^0. 6mol/L。本發(fā)明所述水浴加熱的溫度為65 90°C;所述攪拌的時間為1 4h ；所述陳化的時間為24 72h。本發(fā)明所述浸漬的時間為Hmin ；所述速度為廣3cm/min ；所述干燥的溫度為 10(Tl50°C，時間為l(T20min ；所述退火的溫度為50(T70(TC，時間為2 5h。本發(fā)明所述基片為玻璃。本發(fā)明的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜鍍在玻璃上，得到的鍍膜玻璃在30(T380nm的屏蔽效率為95 99%，38(T780nm的屏蔽效率為85 90%，78(T2500nm屏蔽效率為45 60%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果
(1)本發(fā)明的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法較為簡便，成本低廉，生產(chǎn)工藝簡便，適合于各類企業(yè)生產(chǎn)；
(2)與真空磁控濺射生產(chǎn)工藝相比，同樣規(guī)模的流水線設(shè)備成本是真空磁控濺射生產(chǎn)工藝的三分之一，使用的釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠，與其濺射靶材相當(dāng)；
(3)本發(fā)明的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜在紫外區(qū)30(T380nm的屏蔽效率為95 99%，在可見光區(qū)38(T780nm的透過率為85 90%，在780 2500歷的屏蔽效率為45 60%，比含有抗紫外線和紅外線的有機(jī)高分子涂料高，其綜合性能高于現(xiàn)有技術(shù)。
具體實施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于此。實施例1
將硝酸釔0. 2298g、硝酸鋁0. 675g和醋酸鋅13. 17g加入到98mL乙二醇甲醚中， 滴加2mL乙醇胺，得到混合溶液，其中硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅的物質(zhì)的量濃度分別為 0. 006mol/L、0. 018mol/L和0. 6mol/L ；于70°C水浴中加熱攪拌3h，陳化Mh，得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠；將洗凈烘干的基片浸入到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠中，浸漬anin后，以 lcm/min的速度提拉出基片，于100°C下干燥20 min，于500°C下退火5h，自然冷卻，得到均勻鍍在基片上的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜。實施例1得到的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜中，氧化釔氧化鋁氧化鋅的物質(zhì)的量之比為1:3:100，本發(fā)明薄膜鍍在普通玻璃上得到的鍍膜玻璃的光學(xué)/隔熱性能見表1，使用的儀器為紫外-可見-近紅外分光光度計UV-3600檢測，隔熱性能參照GB/T 24480-2009。表1釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜節(jié)能玻璃的光學(xué)/隔熱性能
權(quán)利要求
1.一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜，其特征在于，含有氧化釔、氧化鋁和氧化鋅，所述氧化釔氧化鋁氧化鋅的物質(zhì)的量之比為(廣9) (Γ9) :100。
2.權(quán)利要求1所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟 將硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅按物質(zhì)的量之比(廣9)(廣9) :100加入乙二醇甲醚中，滴加乙醇胺，所述乙醇胺與醋酸鋅物質(zhì)的量之比為0. 55:1，得到混合溶液；將上述混合溶液進(jìn)行水浴加熱并攪拌，陳化，得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠；將洗凈烘干的基片浸入上述釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠中，浸漬，以均勻的速度提拉出基片，干燥，退火，冷卻，得到均勻鍍在基片上的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中醋酸鋅的物質(zhì)的量濃度為0. 3^0. 6mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，其特征在于，所述水浴加熱的溫度為65 90°C ；所述攪拌的時間為1 4h ；所述陳化的時間為M 72h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，其特征在于，所述浸漬的時間為廣3min;所述速度為廣3cm/min;所述干燥的溫度為10(Tl5(TC，時間為 l(T20min ；所述退火的溫度為50(T70(TC，時間為2 5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2飛之一所述的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，其特征在于，所述基片為玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜及其制備方法。本發(fā)明的薄膜中，氧化釔:氧化鋁:氧化鋅的物質(zhì)的量之比為(1~9):(1~9):100。本發(fā)明薄膜的制備方法包括以下步驟將硝酸釔、硝酸鋁和醋酸鋅按物質(zhì)的量之比(1~9):(1~9):100加入乙二醇甲醚中，滴加0.55倍醋酸鋅物質(zhì)的量的乙醇胺，得到混合溶液；將混合溶液水浴加熱并攪拌，陳化，得到釔-鋁共摻雜氧化鋅溶膠；將洗凈烘干的基片浸入溶膠中，采用浸漬-提拉法鍍膜，干燥，退火，冷卻，得到均勻鍍在基片上的釔-鋁共摻雜氧化鋅薄膜。本發(fā)明的薄膜鍍在玻璃上得到的鍍膜玻璃的節(jié)能隔熱功能大幅提高，其生產(chǎn)工藝簡便，成本低廉。
文檔編號C23C20/08GK102251236SQ201110190358
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者房麗婷, 曾功昶, 曾和平 申請人:華南理工大學(xué)