本發(fā)明屬于新材料及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種低溫制備鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜的溶液方法，鋅錫氧透明薄膜在晶體管、存儲(chǔ)器、太陽(yáng)能電池等信息能源領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，半導(dǎo)體材料的發(fā)展經(jīng)歷了第一代以鍺、硅為代表的元素半導(dǎo)體，第二代以砷化鎵、磷化銦為代表的化合物半導(dǎo)體，第三代半導(dǎo)體材料則以氮化鎵、碳化硅、氧化鋅等寬禁帶半導(dǎo)體為代表，它們一般具有更高的擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率、電子飽和速率和更高的抗輻射能力，因而更適合于制作高溫、高頻及大功率器件，其中的ZnO和SnO₂等寬禁帶半導(dǎo)體氧化物材料都是重要的光電子信息材料，在透明導(dǎo)電氧化物方面有很多的應(yīng)用。透明導(dǎo)電氧化物(transparent conductive oxide簡(jiǎn)稱(chēng)TCO)薄膜主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。在透明導(dǎo)電氧化物薄膜的不同應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物薄膜的性能提出了不同的要求。目前應(yīng)用較多的是單摻雜的薄膜，用途有些局限，性能比較單一。每一種透明導(dǎo)電氧化物材料都具有各自的特性，不可能滿(mǎn)足所有的應(yīng)用要求。為了開(kāi)發(fā)適合特殊用途的TCO薄膜，一些研究小組將各種TCO材料進(jìn)行組合，制各出一些具有新特點(diǎn)的TCO薄膜。一些二元TCO材料（如ZnO、SnO₂等）可以按各種比例組合、采用多種方法制成TCO薄膜，其性能與化學(xué)組分密切相關(guān)。Zn-Sn-O薄膜可以同時(shí)具有ZnO和SnO₂的優(yōu)點(diǎn)，它的化學(xué)穩(wěn)定性與易刻蝕性及相關(guān)光電和結(jié)構(gòu)等性質(zhì)隨組分的改變而改變。

目前制備鋅錫氧薄膜的方法多種多樣，主要包括氣相法和液相法兩大類(lèi)。例如，磁控濺射、電子束蒸發(fā)、原子層沉積及化學(xué)氣相沉積等方法都被用來(lái)制備鋅錫氧薄膜。然而，這些氣相方法通常需要真空環(huán)境，增加了設(shè)備的復(fù)雜性，提高了制備成本。近年來(lái)，液相方法日益引起了廣泛的關(guān)注，例如溶膠-凝膠法、噴霧熱解法等。近年來(lái)發(fā)展的液相法合成鋅錫氧薄膜的研究報(bào)道有許多。例如，公開(kāi)號(hào)為CN103022077A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種薄膜晶體管的氧化鋅錫薄膜的制備方法，包括將含有鋅離子的前驅(qū)體材料、含有錫離子的前驅(qū)體材料以及助溶劑溶解于溶劑中，充分溶解，得到前驅(qū)體溶液；并將前驅(qū)體溶液在待涂布面上涂布成薄膜后進(jìn)行熱處理程序等步驟。由上述發(fā)明專(zhuān)利可以看出，雖然液相法可以制備較高性能的鋅錫氧薄膜，但液相法通常需要高溫（高于400℃）退火，才能促使前驅(qū)體薄膜分解并致密化，形成致密的鋅錫氧薄膜。因此，尋找一種新的低溫液相制備技術(shù)，對(duì)于鋅錫氧薄膜在各種領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用是極為重要和迫切的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低溫制備鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜的溶液方法，實(shí)現(xiàn)鋅錫氧透明半導(dǎo)體的簡(jiǎn)易高效制備，更易于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于：發(fā)展了新的低溫光波方法高效合成鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

本發(fā)明的技術(shù)方案，具體包括以下步驟：

(1) 制備鋅錫氧前驅(qū)體溶液：稱(chēng)取可溶性的鋅鹽、錫鹽，量取溶劑，配置濃度為0.01-0.5摩爾/升的鋅錫氧前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)0.1-3小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的鋅錫氧前驅(qū)體溶液；

(2) 制備鋅錫氧薄膜：將鋅錫氧前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成鋅錫氧前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行50-150 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)一定功率、時(shí)間和溫度的光波退火，根據(jù)鋅錫氧薄膜的厚度要求可多次涂覆前驅(qū)體鋅錫氧溶液并退火處理，即得到鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的可溶性的鋅鹽為硝酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅或乙酸鋅中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的可溶性的錫鹽為硝酸錫、四氯化錫、氯化亞錫、硫酸錫或乙酸錫中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的溶劑為乙二醇甲醚、乙醇、水、乙二醇或二甲基甲酰胺中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述涂覆方法為旋轉(zhuǎn)涂覆法、滴涂法、浸涂法、噴霧法或噴墨打印法。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波的生成儀器為用作廚具的光波爐或具有鹵素?zé)艄艿募訜醿x器。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波退火的功率為100-900 W。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波退火的時(shí)間為5-120分鐘。

本發(fā)明所述制備方法的步驟(1)中，所述的光波退火過(guò)程中的溫度為100-300 ℃。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單容易操作，原料廉價(jià)易得，所制備的鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜性能高，有望在晶體管、存儲(chǔ)器、太陽(yáng)能電池等器件中得到應(yīng)用。通過(guò)本發(fā)明的工藝可以避免通常的高溫溶液工藝、工藝周期長(zhǎng)或昂貴設(shè)備等，成本低，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

附圖1為實(shí)施例之一的鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜的紫外-可見(jiàn)透過(guò)率曲線(xiàn)；

附圖2是實(shí)施例之一的鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜的掃描電鏡圖片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1：

稱(chēng)取0.682 g氯化鋅，1.753 g四氯化錫，量取10毫升乙二醇甲醚溶液，配置濃度為0.5摩爾/升的鋅錫氧前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)3小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的鋅錫氧前驅(qū)體溶液。將鋅錫氧前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成鋅錫氧前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行50 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)300W、60分鐘和200 ℃的光波退火，即得到鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

實(shí)施例2：

稱(chēng)取0.0136 g氯化鋅，0.0225 g氯化亞錫，量取10毫升乙醇溶液，配置濃度為0.01摩爾/升的鋅錫氧前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)0.1小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的鋅錫氧前驅(qū)體溶液。將鋅錫氧前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成鋅錫氧前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行150 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)700W、30分鐘和280 ℃的光波退火，即得到鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

實(shí)施例3：

稱(chēng)取0.1488 g硝酸鋅，0.1184 g乙酸錫，量取5毫升水溶液，配置濃度為0.1摩爾/升的鋅錫氧前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)1小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的鋅錫氧前驅(qū)體溶液。將鋅錫氧前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成鋅錫氧前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行90 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)900W、5分鐘和300 ℃的光波退火，即得到鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

實(shí)施例4：

稱(chēng)取0.184 g乙酸鋅，0.237 g乙酸錫，量取20毫升乙二醇溶液，配置濃度為0.05摩爾/升的鋅錫氧前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)2小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的鋅錫氧前驅(qū)體溶液。將鋅錫氧前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成鋅錫氧前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行120 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)500W、20分鐘和250 ℃的光波退火，即得到鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

實(shí)施例5：

稱(chēng)取1.376 g乙酸鋅，2.63 g四氯化錫，量取15毫升二甲基甲酰胺溶液，配置濃度為0.5摩爾/升的鋅錫氧前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)3小時(shí)的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的鋅錫氧前驅(qū)體溶液。將鋅錫氧前驅(qū)體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成鋅錫氧前驅(qū)體薄膜，進(jìn)行70 ℃的預(yù)熱處理，然后經(jīng)過(guò)100W、120分鐘和150 ℃的光波退火，即得到鋅錫氧透明半導(dǎo)體薄膜。

上述實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的對(duì)本發(fā)明的各種修改或變形，仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。