本发明专利技术公开了一种制备厚度可调控，功函数可调节的过渡金属氧化物薄膜的方法，其特征在于采用单一的过渡金属的铵盐化合物或多种这类铵盐化合物的混合物作为前驱体，用去离子水、双氧水或氨水进行溶解，再通过旋涂、浸泡、涂抹、刮擦和提拉法方式取得前驱体薄膜，最后通过退火、烘烤、光照或者臭氧处理的方式将前驱体转换成目标产物薄膜。该方法利用过渡金属的铵盐化合物的高溶解性，实现全溶液法制备薄膜，确保薄膜厚度可调节，其在制备时无需向前驱体溶液中引入多种有机材料，能够消除有机物残留对薄膜性质的影响，且退火温度更低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其特征在于采用单一的过渡金属的铵盐化合物或多种这类铵盐化合物的混合物作为前驱体，用去离子水、双氧水或氨水进行溶解，再通过旋涂、浸泡、涂抹、刮擦和提拉法方式取得前驱体薄膜，最后通过退火、烘烤、光照或者臭氧处理的方式将前驱体转换成目标产物薄膜。该方法利用过渡金属的铵盐化合物的高溶解性，实现全溶液法制备薄膜，确保薄膜厚度可调节，其在制备时无需向前驱体溶液中引入多种有机材料，能够消除有机物残留对薄膜性质的影响，且退火温度更低。【专利说明】-种制备厚度可调控，功函数可调节的过渡金属氧化物薄 膜的方法
本专利技术涉及。
技术介绍
在半导体器件特别是有机半导体器件中，常常需要通过制备过渡金属氧化物薄膜 作为空穴注入层来提高基片表面的功函数以降低载流子的注入势垒，改善基片的表面形 貌，克服基片表面的结构缺陷，从而实现高效率、大面积、长寿命器件的制作。传统的做法一 般通过真空蒸镀法和溶胶-凝胶法制备的M〇0 3或W03薄膜来实现这一目的。真空蒸镀法 需要在高真空下对过渡金属氧化物进行加热升华，该方法对设备要求高，能耗大，制作时间 长，对操作人员要求高。溶胶凝胶法获得氧化层薄膜的过程较为繁琐，配制胶体时间长，退 火温度较高。成膜厚度可调范围有限，一般只有几个纳米，对于半导体器件基片表面特别是 对大面积实用化器件的修饰和改性作用局限性强。另外因为上述的制备条件的限制，往往 薄膜材料的功函数就是某种固定材料的功函数，不能根据器件中所使用的材料的能级进行 选择或调节。 为克服上述方面的诸多不足之处，本专利技术设计采用了前驱体溶液通过旋转涂布成 膜并退火的方式，实现厚度可调控的过渡金属氧化物薄膜制备。借用溶液旋涂的便利与优 势，通过参杂不同金属氧化物的比例，实现薄膜平均功函的调节。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种制备厚度可调控，功函数可调节的过渡金属氧化物薄膜 的方法，该方法利用过渡金属氧化物铵盐的高溶解性，实现全溶液法制备薄膜，确保薄膜厚 度可调节，其在制备时无需向前驱体溶液中引入多种有机材料，能够消除有机物残留对薄 膜性质的影响，且退火温度更低。 本专利技术的技术方案是：一种制备厚度可调控，功函数可调节的过渡金属氧化物薄 膜的方法，其特征在于采用单一的过渡金属的铵盐化合物或多种这类铵盐化合物的混合物 作为前驱体，用去离子水、双氧水或氨水进行溶解，再通过旋涂、浸泡、涂抹、刮擦和提拉法 方式取得前驱体薄膜，最后通过退火、烘烤、光照或者臭氧处理的方式将前驱体转换成目标 产物薄膜。 进一步的，本专利技术的上述制备方法，其具体步骤如下： 1)以单一的过渡金属的铵盐化合物或多种这类铵盐化合物的混合物作为前驱体 根据需要的薄膜厚度采用不同的计量溶于水中，待完全溶解后静置备用，得到前驱体溶液， 所述薄膜厚度h和溶液浓度C的拟合经验公式表达式如下 ： h = 11. 60C+5. 648 R2 = 0. 990 ； 2)将步骤1)制得的前驱体溶液通过旋转、浸泡、涂抹、刮擦或者提拉法的方式涂 布于ΙΤ0或者娃基片表面形成一层前驱体薄膜； 3)将载有前驱体薄膜的基片通过退火、烘烤、光照或者臭氧处理的方式将前驱体 薄膜转换成目标产物薄膜，其中： 退火或烘烤温度设置在150?300摄氏度，退火时间保持30分钟?2小时； 臭氧机保持臭氧浓度30-100mg/L，臭氧处理时间20分钟到1小时； 光照处理采用普通红外灯管，功率1000W以上，红外照射时间保持30分钟到1小 时即可。 进一步的，本专利技术制备方法中的所述前驱体选自以下过渡金属的铵盐化合物中的 一种或两种以上的混合物：钥酸铵，钨酸铵，偏钒酸铵，铌酸铵，高锰酸铵，（νη 4)6， 其中X选自Ni 4+或Mn4+。 进一步的，本专利技术制备方法的步骤2)中的所述ΙΤ0或者硅基片在使用前均放置于 紫外臭氧机中臭氧处理10分钟?30分钟。 进一步的，本专利技术中所述旋转涂布时，其转速优选控制在3000至5000rpm。 进一步的，本专利技术制备方法的步骤1)中采用30?60摄氏度的热水加热溶液，以 加快前驱体的溶解。 本专利技术的优点是： (1)本专利技术制备方法的工艺简单便捷，设备要求不高，薄膜易于制作，重复性好； 本专利技术不需要采用大型真空仪器，可在大气条件中进行制备操作，制作成本低廉，过程简 单，便于大规模的生产制造。 (2)本专利技术可单纯采用水作为溶剂，不需要其他有机溶剂，保证薄膜的纯度，绿色 环保无污染，符合环境友好型材料制备工艺。本专利技术利用的是铵盐的高溶解性，实现全溶液 法和薄膜厚度可调节，常规技术在前期溶液中加入了多种有机材料，后期的退火温度要在 500度以上以消除有机物残留对薄膜性质的影响，本专利技术溶液中不引入各有机物，退火温度 更低，同时提出紫外-臭氧和红外光照退火的新方法。 (3)本专利技术强调使用过渡族金属酸铵盐，制备多种金属氧化物薄膜，涉及材料范围 更广，且制备方法更为简单和高效。所用的前驱体溶解性强，薄膜厚度可调控，均匀性和平 整性好，薄膜质量高，纯度高，能有效修饰基片表面缺陷；本专利技术提出的过渡金属氧化物薄 膜材料制备方法，所得薄膜厚度变化范围可从lnm到200nm以上，成膜均匀，粗糙度小，稳定 性好。 (4)本专利技术可以实现过渡金属氧化物的均匀掺杂成膜，形成混合薄膜氧化物，实现 薄膜材料功函数在一定范围内可调节；本专利技术提出通过不同比例的金属氧化物掺杂实现薄 膜平均功函数的调节，实现针对不同材料的能级特性匹配，有利于载流子的注入和传输。本 专利技术用于半导体器件中作为功能层使用。利用金属氧化物功函数不同的特性，提高器件的 性能，同时提出通过溶液混合的方法调节薄膜的功函数。 (5)本专利技术提供的这种过渡金属氧化物薄膜制备方法，一方面可控，来自这类材料 的溶解性好，浓度可变化范围大，另一方面是不用引进有机辅助原料，后续处理对薄膜厚度 变化的影响小。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述： 图1为本专利技术制备方法实施例1最后制得的M〇03薄膜的AFM图像； 图2为本专利技术制备方法实施例1最后制得的M〇03薄膜的XPS图像（图中上部曲 线是普通蒸镀的eMo0 3，下部曲线是本专利技术的sMo03 ; 图3是普通蒸镀的eM〇03和通过本专利技术制作的sM 〇03薄膜用作0LED空穴注入层的 器件电流效率-电流密度曲线对比图； 图4是普通蒸镀的eM〇03和通过本专利技术制作的sM 〇03薄膜用作0LED空穴注入层的 器件电流密度-电压曲线对比图。 【具体实施方式】 实施例1 :制备M〇03薄膜，其具体步骤如下： 1)提供一个单晶硅基板，并进行标准化清洗； 2)配置50mg/ml的钥酸铵（NH4)6M〇A 4溶液溶于水中，为加快溶解可采用50摄氏 度左右加热，待完全溶解后静置1小时以上备用； 3)将待涂布的ΙΤ0基片放置于紫外臭氧机中臭氧处理10分钟，然后用事先配制好 的前驱体溶液通过旋转涂布的方法均匀的涂布在基片表面，此时基片表面已经形成一层前 驱体薄膜；旋涂步骤为：首先在3000rpm的转速下旋转10秒，然后加速到4000rpm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备厚度可调控，功函数可调节的过渡金属氧化物薄膜的方法，其特征在于采用单一的过渡金属的铵盐化合物或多种这类铵盐化合物的混合物作为前驱体，用去离子水、双氧水或氨水进行溶解，再通过旋涂、浸泡、涂抹、刮擦和提拉法方式取得前驱体薄膜，最后通过退火、烘烤、光照或者臭氧处理的方式将前驱体转换成目标产物薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：廖良生，王照奎，梁舰，汤洵，徐超，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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