调节氧化锌和氧化钛复合半导体薄膜ZnO-TiO₂光学带隙的方法

摘要

本发明涉及一种调节氧化锌和氧化钛复合半导体薄膜ZnO-TiO2光学带隙的方法，其特征在于：通过采用混合两种溶胶的方法，实现了对两种材料的复合结构光学带隙可调，为以后实现宽禁带且高透过率的半导体器件的制备提供了一种可能。确定合适的预烧温度及退火工艺，通过选择溶胶体积不同配比调控TiO2-ZnO复合薄膜的光学带隙。本发明的制备工艺简单易操作。

主权项

一种调节氧化锌和氧化钛复合半导体薄膜ZnO‑TiO2光学带隙的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、制备溶胶：①ZnO溶胶的制备：以ZnAc2·2H2O为原料，乙二醇甲醚为溶剂，乙醇胺为稳定剂，其中锌离子和乙醇胺的摩尔比为1:1，将上述原料在60℃左右水浴搅拌2‑3h得到透明ZnO溶胶，溶胶的浓度为0.5mol/L；②TiO2溶胶的制备：将钛酸正四丁酯、无水乙醇、螯合剂乙酰丙酮AcAc、催化剂乙酸混合在室温下搅拌得到A溶液；将乙酸、去离子水和螯合剂乙酰丙酮溶于无水乙醇中并在室温下超声约10分钟得到B溶液。最后将B溶液滴加到强烈搅拌的A溶液中，滴加结束后再搅拌约1小时得到黄色清亮的TiO2溶胶；所述TiO2溶胶内物质的摩尔比为Ti(OC4H9)4:催化剂（H+）:H2O:AcAc=1:0.25:6:0.5，合成TiO2溶胶，溶胶的浓度为0.4mol/L；③复合溶胶的制备：按照ZnO溶胶/(ZnO溶胶+TiO2溶胶)=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0的比例，比例相对的总体积为50ml；直接混合溶胶在室温下搅拌，制备TiO2‑ZnO复合溶胶，在室温下空气中静置以备镀膜；步骤2、清洗衬底：将玻璃衬底依次用洗涤剂、稀盐酸、去离子水、丙酮、乙醇各自浸泡后超声波清洗，以除去表面的油脂和污物，并将洗好的玻璃衬底放入乙醇中以备用；步骤3、镀制薄膜：将清洗后的玻璃衬底烘干后，浸入制得的复合溶胶中，采用垂直提拉镀膜法以4cm/min的速度缓慢提拉得到凝胶膜，每一层薄膜经过100℃干燥，在500℃温度下预烧，再冷却至室温后重复镀膜直至所需厚度，然后将制得的凝胶薄膜于空气中550℃退火1小时，然后将其置于高真空度5×10‑3Pa、氮气和氩气中于550℃退火处理1h得到复合半导体薄膜ZnO‑TiO2。