一種納米晶摻雜氧化鎢電致變色薄膜圖形的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光電子和微電子技術領域，具體涉及一種納米晶摻雜氧化鎢電致變色薄膜圖形的制備方法。
【背景技術】
[0002]氧化鎢薄膜因具有卓越的電致變色特性而在顯示領域擁有重要的應用價值，對其進行適量的FTO(氟摻雜的氧化錫)納米晶摻雜，可以有效提高其電致變色性能，由該薄膜制備的顯示器件具有無盲角、對比度高、能耗低等特點，可作為電子紙、指示牌等使用。
[0003]圖形刻蝕是制造顯示器件關鍵的工序，直接影響器件的顯示效果，目前無機薄膜圖形的制備方法，都是將制膜和圖形制作分開進行，即先制備好具有特定功能的薄膜，再通過離子刻蝕、光刻等物理方法得到所需的圖形，其中，離子刻蝕需要在真空或離子反應室內進行，造價高、效率低、產(chǎn)量少、制備面積小是該方法的弊端。此外，傳統(tǒng)的光刻技術一般為濕法刻蝕，需要大量腐蝕性溶劑，不僅對基板造成腐蝕，而且嚴重污染環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種納米晶摻雜氧化鎢電致變色薄膜圖形的制備方法，解決現(xiàn)有薄膜圖形的制備過程中使用腐蝕性溶劑容易腐蝕基板、效率低以及不能制備較大面積薄膜圖形的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是，一種納米晶摻雜氧化鎢電致變色薄膜圖形的制備方法，具體過程為:制備感光性FTO摻雜的氧化鎢溶膠；將溶膠涂覆到FTO導電玻璃基板上，制備出具有紫外感光特性的FTO摻雜的氧化鎢凝膠薄膜；隨后對凝膠薄膜進行曝光、顯影處理，得到具有圖形的FTO摻雜的氧化鎢凝膠薄膜；最后將有圖形的凝膠薄膜放入氣氛爐中進行熱處理，得納米晶摻雜的氧化鎢薄膜圖形。
[0006]本發(fā)明的特征還在于，
[0007]感光性FTO摻雜的氧化鎢溶膠的制備過程為:
[0008]步驟1，將二氯化錫溶解于無水乙醇中，在干燥的氮氣環(huán)境中，將溶液分別置于75°C和45°C溫度下每隔2小時交替回流24h，得溶膠A，隨后向溶膠A中加入三氟乙酸，置于45°C溫度下繼續(xù)回流5h，得FTO溶膠B，備用；
[0009]步驟2，將氯化鎢溶于無水乙醇中，將溶液置于0°C的環(huán)境中，在干燥氮氣氣氛下均勻攪拌2小時，得溶膠C，備用；
[0010]步驟3，分別取步驟I所得溶膠B與步驟2所得溶膠C混合，在干燥氮氣氣氛下常溫攪拌0.5h后，得復合溶膠D;
[0011]步驟4，取螯合劑加入到無水乙醇中，在干燥氮氣氣氛下常溫攪拌2h，得溶液E ;
[0012]步驟5，取步驟3所得溶膠D與步驟4所得溶液E混合，在干燥的氮氣環(huán)境下于600C回流2?4h，得溶膠F，經(jīng)過24h沉化后，得感光性FTO摻雜的氧化鎢溶膠。
[0013]本發(fā)明的特征進一步在于，
[0014]步驟I中，二氯化錫與無水乙醇的摩爾比為1:40 ;三氟乙酸與二氯化錫的摩爾比為 0.167:lo
[0015]步驟2中，氯化鎢與無水乙醇的摩爾比為1:30。
[0016]步驟3中，B與C的體積比為1:18?110。
[0017]步驟4中，螯合劑為苯酰丙酮，螯合劑與無水乙醇的摩爾比為1:40?50。
[0018]步驟5中，溶膠D與溶膠E的體積比為1.2?1.6:1。
[0019]本發(fā)明的特征還在于，
[0020]溶膠涂覆過程采用浸漬提拉或者旋涂技術。
[0021]采用紫外感光法對凝膠薄膜進行曝光、顯影處理，具體過程為:高壓汞燈發(fā)出的紫外光通過具有圖形的掩膜照射FTO納米晶摻雜的氧化鎢凝膠薄膜10?15min后，將凝膠膜放置于異丙醇和甲醇的混合液中處理30s，得FTO摻雜的氧化鎢凝膠薄膜圖形；異丙醇和甲醇的混合液中異丙醇:甲醇=1:3。
[0022]熱處理過程為:將FTO摻雜的氧化鎢凝膠薄膜圖形放入熱處理爐中于300?450°C的氧氣氣氛下保溫Ih后空冷至室溫。
[0023]本發(fā)明的有益效果是，
[0024]1.本發(fā)明在溶膠制備過程中使用具有紫外感光特性的螯合劑，獲得了具有感光特性的凝膠膜，并利用該凝膠薄膜自身的感光特性，通過掩膜曝光及其在有機溶劑中顯影，進而制得薄膜圖形，制備工藝過程簡便，不需要特殊的真空環(huán)境和反應室，可以制作大面積的FTO納米晶摻雜的氧化鎢薄膜圖形。
[0025]2.本發(fā)明在氧化鎢電致變色薄膜中加入了具有透明、導電、近紅外電致變色三重特性的FTO納米晶，制備出具有可見-近紅外雙頻調制的電致變色薄膜，該薄膜相比于普通非晶氧化鎢薄膜，具有更好的電致變色性能，更加適合用于顯示器件材料。
[0026]3.本發(fā)明與傳統(tǒng)圖形制備工藝相比，制備過程中無需添加抗蝕劑和腐蝕性介質，對基板無傷，并且可以獲得更加清晰的高質量的納米晶摻雜的氧化鎢薄膜圖形。
【具體實施方式】
[0027]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0028]實施例1
[0029]步驟1，將0.386g的二氯化錫SnCl2.2H20溶于4mL的無水乙醇中，并向該反應室內通入干燥的氮氣，分別在75°C和45°C下(每隔2小時)交替回流24小時，得到澄清透明的黃色溶膠A，向A中加入0.032g的三氟乙酸，于45°C氮氣環(huán)境下繼續(xù)回流5小時，得到FTO溶膠B，同時，將101.87g氯化鎢溶于450mL的無水乙醇中，采用足量冰水混合物將反應室溫度在0°C，在干燥氮氣氣氛下均勻攪拌2小時后，得到澄清透明的青色溶膠C ;然后，將B與C混合，在干燥氮氣氣氛下常溫攪拌0.5小時后得到青黃色復合溶膠D ;接著，將20.82g的苯酰丙酮加入378mL的無水乙醇中，在干燥氮氣氣氛下常溫攪拌2h，得到溶液E ;最后，將溶膠D與溶液E混合，在干燥的氮氣環(huán)境下于60°C回流2h，制得溶膠F，經(jīng)過24h沉化后，得感光性FTO摻雜的氧化鎢溶膠。
[0030]步驟2，將步驟I所得溶膠采用浸漬提拉法，在FTO導電玻璃基板上制備出具有紫外感光特性的FTO摻雜的氧化鎢凝膠薄膜，在大氣環(huán)境下，將高壓汞燈發(fā)出的紫外光通過具有圖形的掩膜，照射在該凝膠薄膜上10分鐘后，去掉掩膜，然后將凝膠膜放置于異丙醇(CH3)2CHOH和甲醇CH3OH的混合液中30s (其中異丙醇:甲醇=1:3)，未被紫外光照射的部分被溶解，經(jīng)照射的部分完整保留下來，得帶有圖形的FTO摻雜氧化鎢凝膠薄膜。
[0031]步驟3，將步驟2所得帶有圖形的凝膠薄膜放入熱處理爐中于300°C的氧氣氣氛下保溫I小時，除去有機物后將其取出，空冷至室溫，即得電致變色薄膜圖形。
[0032]實施例2
[0033]步驟1，將0.386g的二氯化錫SnCl2.2H20溶于4mL的無水乙醇中，并向該反應室內通入干燥的氮氣，分別在75°C和45°C下(每隔2小時)交替回流24小時，得到澄清透明的黃色溶膠A，向A中加入0.032g的三氟乙酸，于45°C氮氣環(huán)境下繼續(xù)回流5小時，得到FTO溶膠B，同時，將16.93g氯化鎢溶于75mL的無水乙醇中，采用足量冰水混合物將反應室溫度在0°C，在干燥氮氣氣氛下均勻攪拌2小時后，得到澄清透明的青色溶膠C ;然后，將B與C混合，在干燥氮氣氣氛下常溫攪拌0.5