專利名稱：一種溶液法制備CuAlO₂薄膜的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種p型透明導電氧化物(TCO)薄膜的制備方法，具體涉及一種溶液 法制備CuAl(^薄膜的方法。
背景技術：
CuA102是p型透明導電氧化物(TCO)材料，直接和間接帶隙分別為1. 8和3. 5eV， 具有銅鐵礦結(jié)構，由于在可見光范圍內(nèi)具有高的透明度(寬帶隙)和電導率，已經(jīng)被廣 泛應用于太陽能電池、平面顯示、特殊功能窗口涂層及其它光電器件領域。(Z.Deng， X. Zhu， R. Tao， W. Dong， X. Fang， Synthesisof CuA102 ceramics using sol—gel， Mater. Lett. 61 (2007) 686-689.) TCO的出現(xiàn)開拓了光電子器件研究的新領域，但p型TCO的相對匱 乏嚴重制約了透明氧化物半導體(T0S)相關器件的開發(fā)與應用，阻礙了TCO向以p-n結(jié)為 基礎的半導體全透明光電器件的研究開發(fā)。1997年Kawazoe等人發(fā)表了關于P型透明導電 CuA102薄膜的石開究矛艮告(Hiroshi Kawazoe， MasahiroYasukawa， Hiroyuki Hyodo P—type electrical conduction in transparentthin fi 1ms of CuA102 *Natu:re， 1997， 389 (30): 939 942)，至此CuA102作為一種天然的p型TCO成為近年來的研究熱點。
迄今為止，許多研究者運用不同的方法成功地制備出了 CuA102薄膜，包括磁控濺 射法(A. N. Ba證jee， S. K皿doo， K. K. Chattopadhyay， Thin SolidFilms 440(2003)5-10)、 離子交換法(Dloczik L， Tomn Y， Ko體kamp R， Lux-Stei證MC， Dittrich TH. Thin Solids Films 2004 ;451-452 :116-119.)、水熱法(Shahriari DY， Barnabe A， Mason T0， Po印pelmeier KR. Inorg Chem2001 ;40 :5734-5.)、溶膠凝膠法(Deng Z， Zhu X， Tao R， DongW，F(xiàn)ang X. Mater Lett 2007 ;61 :686-689.)、化學氣相沉積法(H. Gong， Y. Wang， Y. Luo， Appl. Phys. Lett. 76 (2000) 3959.)、脈沖激光沉積法(M. Neumann-Spallart， S. P. Pai， R. Pinto Thin Solid Films 515(2007)8641-8644)等。以上方法或是對設備要求較高，操 作復雜并且成本高，或者就是工藝復雜，周期長，重復性差等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種不僅原料廉價易得，制備成本低，而且操作簡單、反應周
期短的溶液法制備CuA102薄膜的方法。 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是 步驟一 首先將分析純的一水乙酸銅加入乙二醇中配制成Cu"濃度為0. lmol/L 0. 5mol/L的藍色透明溶液，所得溶液記為A ; 步驟二然后向a溶液中加入分析純的九水硝酸鋁，使得(cu2+) : (ai3+)=i : i
的摩爾比，并不斷攪拌，同時加入摩爾分數(shù)為0. 5% 1. 0%的HC00H試劑，攪拌下調(diào)節(jié)pH 值為2. 0 4. 0，形成均勻的前驅(qū)物溶液B ; 步驟三將硅基板加熱至300 400°C ，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴加至硅基板
上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在50-7(TC下干燥； 步驟四將鍍膜后的硅基板在1100 120(TC下煅燒3-5h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到了CuAl(^薄膜。 本發(fā)明步驟三的硅基板在加熱前首先在體積濃度為20 %的HF溶液中浸泡5分鐘， 用去離子水清洗，然后用乙醇溶液進行超聲清洗。 本發(fā)明采用溶液法制備CuA102薄膜，采用溶液法不僅制備成本低，而且操作簡 單、反應周期短，整個制備過程無需昂貴的真空裝置，所以該方法能夠低成本高效的得到 CuA102薄膜。


圖1為本發(fā)明制備得到的CuA102薄膜的X-射線衍射(XRD)圖譜。
具體實施方式

實施例1 : 步驟一 首先將分析純的一水乙酸銅加入乙二醇中配制成Cu"濃度為0. lmol/L的
藍色透明溶液，所得溶液記為A ; 步驟二然后向A溶液中加入分析純的九水硝酸鋁，使得(Cu2+) : (Al3+)=1 : 1 的摩爾比，并不斷攪拌，同時加入摩爾分數(shù)為0. 5X的HC00H試劑，攪拌下調(diào)節(jié)pH值為2. 0， 形成均勻的前驅(qū)物溶液溶液記為B ; 步驟三將硅基板在體積濃度為20%的HF溶液中浸泡5分鐘，用去離子水清洗， 然后用乙醇溶液進行超聲清洗后將將硅基板加熱至30(TC，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴 加至硅基板上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在5(TC下干燥；
步驟四將鍍膜后的硅基板在120(TC下煅燒3h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到了 CuA102薄膜。
實施例2: 步驟一 首先將分析純的一水乙酸銅加入乙二醇中配制成Cu"濃度為0. 2mol/L的 藍色透明溶液，所得溶液記為A ; 步驟二然后向A溶液中加入分析純的九水硝酸鋁，使得(Cu2+) : (Al3+)=1 : 1 的摩爾比，并不斷攪拌，同時加入摩爾分數(shù)為0. 6X的HC00H試劑，攪拌下調(diào)節(jié)pH值為3. 0， 形成均勻的前驅(qū)物溶液溶液記為B ; 步驟三將硅基板在體積濃度為20%的HF溶液中浸泡5分鐘，用去離子水清洗， 然后用乙醇溶液進行超聲清洗后將將硅基板加熱至40(TC，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴 加至硅基板上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在6(TC下干燥；
步驟四將鍍膜后的硅基板在117(TC下煅燒3.5h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到 了 CuA102薄膜。
實施例3 : 步驟一 首先將分析純的一水乙酸銅加入乙二醇中配制成Cu"濃度為0. 4mol/L的 藍色透明溶液，所得溶液記為A ; 步驟二然后向A溶液中加入分析純的九水硝酸鋁，使得(Cu2+) : (Al3+)=1 : 1 的摩爾比，并不斷攪拌，同時加入摩爾分數(shù)為0. 8%的HCOOH試劑，攪拌下調(diào)節(jié)pH值為4. 0， 形成均勻的前驅(qū)物溶液溶液記為B ;
4
步驟三將硅基板在體積濃度為20%的HF溶液中浸泡5分鐘，用去離子水清洗， 然后用乙醇溶液進行超聲清洗后將將硅基板加熱至33(TC，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴 加至硅基板上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在7(TC下干燥；
步驟四將鍍膜后的硅基板在113(TC下煅燒4h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到了 CuA102薄膜。
實施例4 : 步驟一 首先將分析純的一水乙酸銅加入乙二醇中配制成Cu"濃度為0. 5mol/L的 藍色透明溶液，所得溶液記為A ; 步驟二然后向A溶液中加入分析純的九水硝酸鋁，使得(Cu2+) : (Al3+)=1 : 1 的摩爾比，并不斷攪拌，同時加入摩爾分數(shù)為1. 0X的HC00H試劑，攪拌下調(diào)節(jié)pH值為4. 0， 形成均勻的前驅(qū)物溶液溶液記為B ; 步驟三將硅基板在體積濃度為20%的HF溶液中浸泡5分鐘，用去離子水清洗， 然后用乙醇溶液進行超聲清洗后將將硅基板加熱至37(TC，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴 加至硅基板上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在58t:下干燥；
步驟四將鍍膜后的硅基板在110(TC下煅燒5h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到了 CuA102薄膜。 參見圖1 ，將所得的CuA102薄膜用日本理學D/max2000PC X-射線衍射儀分析樣 品，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物為JCPDS編號為35-1401的CuA102。
權利要求
一種溶液法制備CuAlO2薄膜的方法，其特征在于步驟一首先將分析純的一水乙酸銅加入乙二醇中配制成Cu2+濃度為0.1mol/L～0.5mol/L的藍色透明溶液，所得溶液記為A；步驟二然后向A溶液中加入分析純的九水硝酸鋁，使得(Cu2+)∶(Al3+)＝1∶1的摩爾比，并不斷攪拌，同時加入摩爾分數(shù)為0.5％～1.0％的HCOOH試劑，攪拌下調(diào)節(jié)pH值為2.0～4.0，形成均勻的前驅(qū)物溶液B；步驟三將硅基板加熱至300～400℃，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴加至硅基板上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在50-70℃下干燥；步驟四將鍍膜后的硅基板在1100～1200℃下煅燒3-5h，最后隨爐冷卻至室溫，即得到了CuAlO2薄膜。
2. 根據(jù)權利要求1所述的溶液法制備CuA102薄膜的方法，其特征在于所述的步驟三 的硅基板在加熱前首先在體積濃度為20%的HF溶液中浸泡5分鐘，用去離子水清洗，然后 用乙醇溶液進行超聲清洗。
全文摘要
一種溶液法制備CuAlO2薄膜的方法，首先將一水乙酸銅加入乙二醇中得溶液A；然后向A溶液中加入九水硝酸鋁后調(diào)節(jié)pH值為2.0～4.0，形成均勻的前驅(qū)物溶液B；將硅基板加熱至300～400℃，然后用滴管將前驅(qū)物溶液B滴加至硅基板上，待溶液B自動鋪滿基板后，將基板平鋪放入干燥箱中在50-70℃下干燥；將鍍膜后的硅基板在1100～1200℃下煅燒，最后隨爐冷卻至室溫，即得到了CuAlO2薄膜。本發(fā)明采用溶液法制備CuAlO2薄膜，采用溶液法不僅制備成本低，而且操作簡單、反應周期短，整個制備過程無需昂貴的真空裝置，所以該方法能夠低成本高效的得到CuAlO2薄膜。
文檔編號C30B7/14GK101775654SQ20091021886
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李抗, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學