專利名稱：一種用溶膠凝膠法制備CuCrO₂薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CuCiO2薄膜的制備方法，特別涉及一種用溶膠凝膠法制備CuCrO2 薄膜的方法。
背景技術(shù)：
1997年Kawazoe等報(bào)道了銅鐵礦結(jié)構(gòu)氧化物CuAlO2薄膜是一種寬帶隙ρ型透明導(dǎo)電氧化物transparent Conducting Oxide，TC0)，從而激起了銅鐵礦結(jié)構(gòu)氧化物的研究熱潮。銅鐵礦結(jié)構(gòu)氧化物ABO2*寬帶隙半導(dǎo)體(Eg> 3. leV)，其中A為Ag、Cu等一價(jià)金屬離子，B為Al、Cr、Y、k等三價(jià)金屬離子。銅鐵礦結(jié)構(gòu)ρ型透明導(dǎo)電氧化物薄膜是一類在電子學(xué)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景的新材料，因其可與n-TCO薄膜形成真正意義上的“透明器件” 而備受關(guān)注。目前，銅鐵礦結(jié)構(gòu)P-TCO薄膜的制備方法有PLD、濺射(Sputtering)法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, M0CVD)等真空工藝，但是成本昂貴，操作復(fù)雜。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)TCO薄膜的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)提出了更高的要求。因此，必須不斷改進(jìn)TCO薄膜的制備方法，而且努力的方向應(yīng)體現(xiàn)完善薄膜性能、降低反應(yīng)溫度、提高控制精度、降低制備成本和適應(yīng)集成化等趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種工序簡(jiǎn)單、成本較低的CuCiO2薄膜制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種用溶膠凝膠法制備CuCiO2薄膜的方法，包括以下步驟a，按銅、鉻的摩爾比為1 1稱量乙酸銅和硝酸鉻，并將乙酸銅和硝酸鉻粉末依次加入到IOmL丙酸中，在60°C 70°C下攪拌至完全溶解，獲得摩爾濃度為0. 2mol/L的混合均勻的前驅(qū)體溶液；b，將a中所得的溶液采用旋涂法在潔凈的基片上鍍膜；c，將b步驟所得薄膜放入300 600°C的管式爐中預(yù)燒，去除膜中的水、溶劑和有機(jī)物，得到無機(jī)薄膜；d，將步驟c預(yù)燒得到的無機(jī)薄膜置于管式爐中，在N2氛圍中以不高于20°C /小時(shí)的速率升溫至800 1000°C，然后保溫1小時(shí)，隨爐冷卻，即得CuCiO2薄膜。進(jìn)一步，步驟b中，所述基片為Al2O3(0001)(藍(lán)寶石)單晶基片；進(jìn)一步，步驟C中，將薄膜放入管式爐中的預(yù)燒時(shí)間為20 30分鐘；進(jìn)一步，步驟b和c可反復(fù)進(jìn)行3-5次。本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明的方法制備CuCrO2薄膜，能耗低，技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要任何的真空條件，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，可以在任意形狀的基體上大面積的成膜，細(xì)化顆粒尺寸，降低反應(yīng)溫度，鍍膜效率高，制備出的樣品化學(xué)均勻性好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具備可重復(fù)性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為采用實(shí)施例2所述方法制備的CuCiO2薄膜使用fillips X'Pert型X-射線衍射(XRD)儀測(cè)試后得到的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式如圖1所示實(shí)施例1 首先用常規(guī)方法制得或從市場(chǎng)購得乙酸銅、硝酸鉻，然后依以下步驟順序完成制備a，將0. 4033g的乙酸銅和0. 8084g的硝酸鉻加入到IOmL丙酸中，在60°C下攪拌， 至完全溶解，獲得0. 2mol/L的混合均勻的前驅(qū)體溶液；b，將攪拌后的溶液采用旋涂法(spin-coating)在潔凈的Al2O3基片上鍍膜，轉(zhuǎn)速為5000rmp，時(shí)間為60秒；c，將薄膜放入管式爐中300°C預(yù)燒20分鐘，去除膜中的水、溶劑和有機(jī)物，得到無機(jī)薄膜；為使薄膜層均勻、且具有適當(dāng)?shù)暮穸?，上述步驟b、c反復(fù)進(jìn)行4次；d，將預(yù)燒得到的無機(jī)薄膜置于管式爐中，在隊(duì)氛圍中以10°C /小時(shí)的速率升溫至 900°C，然后保溫1小時(shí)，隨爐冷卻，即得CuCiO2薄膜。實(shí)施例2 首先用常規(guī)方法制得或從市場(chǎng)購得乙酸銅、硝酸鉻，然后依以下步驟順序完成制備a，將0. 4033g的乙酸銅和0. 8084g的硝酸鉻加入到IOmL丙酸中，在70°C下攪拌， 至完全溶解，獲得0. 2mol/L的混合均勻的前驅(qū)體溶液；b，將攪拌后的溶液采用旋涂法(spin-coating)在潔凈的Al2O3基片上鍍膜，轉(zhuǎn)速為5000rmp，時(shí)間為60秒；c，將薄膜放入管式爐中400°C預(yù)燒25分鐘，去除膜中的水、溶劑和有機(jī)物，得到無機(jī)薄膜；為使薄膜層均勻、且具有適當(dāng)?shù)暮穸?，上述步驟b、c反復(fù)進(jìn)行3次；d，將預(yù)燒得到的無機(jī)薄膜置于管式爐中，在隊(duì)氛圍中以15°C /小時(shí)的速率升溫至 900°C，然后保溫1小時(shí)，隨爐冷卻，即得CuCiO2薄膜。實(shí)施例3 首先用常規(guī)方法制得或從市場(chǎng)購得乙酸銅、硝酸鉻，然后依以下步驟順序完成制備a，將0. 4033g的乙酸銅和0. 8084g的硝酸鉻加入到IOmL丙酸中，在65°C下攪拌， 至完全溶解，獲得0. 2mol/L的混合均勻的前驅(qū)體溶液；b，將攪拌后的溶液采用旋涂法(spin-coating)在潔凈的Al2O3基片上鍍膜，轉(zhuǎn)速為5000rmp，時(shí)間為60秒；
c，將薄膜放入管式爐中500°C預(yù)燒30分鐘，去除膜中的水、溶劑和有機(jī)物，得到無機(jī)薄膜；為使薄膜層均勻且具有適當(dāng)?shù)暮穸?，上述步驟b、c反復(fù)進(jìn)行5次；d，將預(yù)燒得到的無機(jī)薄膜置于管式爐中，在隊(duì)氛圍中以18°C /小時(shí)的速率升溫至 900°C，然后保溫1小時(shí)，隨爐冷卻，即得CuCiO2薄膜。實(shí)施例4 首先用常規(guī)方法制得或從市場(chǎng)購得乙酸銅、硝酸鉻，然后依以下步驟順序完成制備a，將0. 4033g的乙酸銅和0. 8084g的硝酸鉻加入到IOmL丙酸中，在68°C下攪拌， 至完全溶解，獲得0. 2mol/L的混合均勻的前驅(qū)體溶液；b，將攪拌后的溶液采用旋涂法(spin-coating)在潔凈的Al2O3基片上鍍膜，轉(zhuǎn)速為5000rmp，時(shí)間為60秒；c，將薄膜放入管式爐中600°C預(yù)燒30分鐘，去除膜中的水、溶劑和有機(jī)物，得到無機(jī)薄膜；為使薄膜層均勻、且具有適當(dāng)?shù)暮穸?，上述步驟b、c反復(fù)進(jìn)行4次；d，將預(yù)燒得到的無機(jī)薄膜置于管式爐中，在N2氛圍中以20°C /小時(shí)的速率升溫至 1000°C，然后保溫1小時(shí)，隨爐冷卻，即得CuCiO2薄膜。如圖2所示，對(duì)實(shí)施例三所得的CuCiO2薄膜使用fillips X，Pert型X-射線衍射(XRD)儀進(jìn)行測(cè)試，得到的XRD圖譜，圖2中的橫坐標(biāo)為衍射角、縱坐標(biāo)為相對(duì)強(qiáng)度，*為襯底的峰。由XRD圖中的各衍射峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度可知，薄膜結(jié)晶非常好，無任何雜相生成，且為高度c軸取向，該多晶材料為銅鐵礦結(jié)構(gòu)的3R-CUCIO2多晶相。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的銅鐵礦結(jié)構(gòu)CuCivxTMxO2(0 ^ χ ^ 0. 20， TM為過渡金屬Fe、Co、附、Mn等)稀磁半導(dǎo)體材料及其制備的材料進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用溶膠凝膠法制備CuCiO2薄膜的方法，其特征在于包括以下步驟a，按銅、鉻的摩爾比為1 1稱量乙酸銅和硝酸鉻，將乙酸銅和硝酸鉻粉末依次加入到 IOmL丙酸中，在60°C 70°C下攪拌至完全溶解，獲得摩爾濃度為0. 2mol/L的混合均勻的前驅(qū)體溶液；b，將a中所得的溶液采用旋涂法在潔凈的基片上鍍膜；c，將b步驟所得薄膜放入300 600°C的管式爐中預(yù)燒，去除膜中的水、溶劑和有機(jī)物， 得到無機(jī)薄膜；d，將步驟c預(yù)燒得到的無機(jī)薄膜置于管式爐中，在N2氛圍中以不高于20°C /小時(shí)的速率升溫至800 1000°C，然后保溫1小時(shí)，隨爐冷卻，即得CuCiO2薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用溶膠凝膠法制備CuCrO2薄膜的方法，其特征在于步驟b 中，所述基片為Al2O3(OOOl)單晶基片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用溶膠凝膠法制備CuCrO2薄膜的方法，其特征在于步驟c中，將薄膜放入管式爐中的預(yù)燒時(shí)間為20 30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用溶膠凝膠法制備CuCrO2薄膜的方法，其特征在于步驟b 和c可反復(fù)進(jìn)行3-5次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用溶膠凝膠法制備CuCrO2薄膜的方法，包括以下步驟a.制備前驅(qū)體溶液；b.采用旋涂法在潔凈的基片上鍍膜；c.預(yù)燒；d.高溫?zé)Y(jié)；采用本發(fā)明的方法制備CuCrO2薄膜，能耗低，技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要任何的真空條件，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，可以在任意形狀的基體上大面積的成膜，細(xì)化顆粒尺寸，降低反應(yīng)溫度，鍍膜效率高，制備出的樣品化學(xué)均勻性好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具備可重復(fù)性。
文檔編號(hào)C23C20/08GK102312231SQ20111029585
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者王金梅, 鄭培超 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)