一种墨水的快速制备方法、薄膜的制备方法和氧化物薄膜晶体管的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种墨水的快速制备方法、薄膜的制备方法和氧化物薄膜晶体管的制备方法，属于薄膜晶体管技术领域。本发明专利技术提供的墨水的快速制备方法，包括如下步骤：将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂；将超声波变幅杆浸入原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。本发明专利技术使用超声波变幅杆进行超声处理，可使金属盐原料在室温下短时间内完成醇解反应，极大程度缩短了墨水的制备时间，提高了墨水的制备效率，克服了水浴法高温长时间的缺点，将本发明专利技术所制备的墨水制备成薄膜后，其性能与水浴法所得薄膜相当或更好。此外，本发明专利技术所提供的制备方法工艺简单，易于操作，适合工业化应用。

A rapid preparation method of ink, a preparation method of thin film and a preparation method of oxide thin film transistor

【技术实现步骤摘要】
一种墨水的快速制备方法、薄膜的制备方法和氧化物薄膜晶体管的制备方法
本专利技术涉及薄膜晶体管
，尤其涉及一种墨水的快速制备方法、薄膜的制备方法和氧化物薄膜晶体管的制备方法。
技术介绍
近年来，薄膜晶体管作为液晶显示以及有机发光二级管有源驱动的开关器件，具有较高的光学透过率、较高的迁移率以及良好的稳定性和均匀性，以其独特的优势而受到了广泛的关注。薄膜晶体管是由多层薄膜构成的，不同的制备方法所制备的薄膜性能不同，所以选择薄膜制备的工艺对器件的性能起着关键的影响。其中，薄膜的制备方法主要分为两类，基于真空设备的方法有：磁控溅射法、等离子体增强化学气相沉积与原子层沉积法等；无需真空设备的方法主要为溶液法，包括旋涂法、喷墨打印法、丝网印刷法等。真空工艺是制备薄膜晶体管薄膜的传统方法，但是由于真空设备昂贵、制备成本极高等因素严重制约了其使用范围。而采用溶液法则不需要真空，工艺简单，成本较低，且溶液中的金属化合物成分比例比较好控制，因此引起了广大研究人员的关注。溶液法是将金属盐溶解在有机溶剂中，然后将所得的溶液在60～90℃的水浴条件下进行3小时以上的醇解，得到前驱体溶液(或称为墨水)；将所得前驱体溶液制备初始薄膜，再进行退火得到有源层或绝缘层。该方法虽然成本较低，但是需要长时间的水浴处理，耗时较长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种墨水的快速制备方法、薄膜的制备方法和氧化物薄膜晶体管的制备方法，本专利技术提供的墨水的快速制备方法耗时较短，仅需5～20min。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种墨水的快速制备方法，包括如下步骤：将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂；将超声波变幅杆浸入所述原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。优选地，所述超声处理的功率为20～400W。优选地，所述金属盐原料为制备薄膜晶体管的有源层或绝缘层所需的金属盐。优选地，所述醇醚类溶剂为乙二醇甲醚，所述醇类溶剂为乙醇。优选地，所述稳定剂为乙醇胺。本专利技术还提供了一种薄膜的制备方法，包括如下步骤：按照上述技术方案所述的制备方法制备得到墨水；将所述墨水成膜，然后经退火，得到薄膜。优选地，所述成膜的方法为喷墨打印法或旋涂法。优选地，所述退火的温度为200～550℃，退火的时间为30～180min。优选地，所述成膜在衬底进行。本专利技术还提供了一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：采用上述技术方案所述的制备方法制备薄膜，所述薄膜为有源层；在所述有源层上制备源极和漏极，得到氧化物薄膜晶体管。本专利技术提供了一种墨水的快速制备方法，包括如下步骤：将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂；将超声波变幅杆浸入所述原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。本专利技术使用超声波变幅杆进行超声处理，超声变幅杆插入溶液中，提高了和原料混合液的接触面积，声场辐射面积和超声空化区域增加，当超声波在液体中传播时，由于液体微粒的剧烈振动，会在液体内部产生小空洞，这些小空洞迅速胀大和闭合，导致液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强，微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到很好的搅拌作用，同时溶液反应提供了适宜的反应条件，进而使得金属盐原料与醇醚类溶剂或醇类溶剂在室温下短时间内即可完成醇解反应，极大程度缩短了墨水的制备时间，提高了墨水的制备效率，克服了水浴法高温长时间的缺点，且将本专利技术所制备的墨水制备成薄膜后，其性能与水浴法所得薄膜相当或更好。此外，本专利技术所提供的制备方法工艺简单，易于操作，适合工业化应用。附图说明图1为实施例1所得有源层的AFM图；图2为实施例2和对比例1所得氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线图；图3为实施例3所得薄膜晶体管的转移特性曲线图；图4为实施例3所得薄膜晶体管的电容和频率图；图5为实施例3所得薄膜晶体管的漏电流和漏电压曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种墨水的快速制备方法，包括如下步骤：将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂；将超声波变幅杆浸入所述原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。本专利技术首先将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂。在本专利技术中，所述金属盐原料优选为制备薄膜晶体管的有源层或绝缘层所需的金属盐，更优选为制备氧化物薄膜晶体管的有源层或绝缘层所需的金属盐；所述金属盐优选为可溶性金属盐；所述墨水优选为薄膜晶体管的有源层前驱体溶液或绝缘层前驱体溶液，更优选为氧化物薄膜晶体管的有源层前驱体溶液。本专利技术对所述金属盐原料、有机溶剂和稳定剂的种类没有特殊限定，本专利技术对所述金属盐原料和有机溶剂没有特殊限定，具有普遍适用性，适用于所有可溶液法制备的薄膜晶体管有源层或绝缘层的前驱体溶液的制备，如以下有源层的前驱体溶液：InO膜、ZnO膜和SnO膜，以及含有掺杂元素的IZO膜、WZTO膜等。在本专利技术实施例中，当制备WZTO膜的墨水(前驱体溶液，即有源层前驱体溶液)时，所述金属盐原料优选包括锡盐、锌盐和钨盐；以锡、锌和钨的原子计，所述锡盐、锌盐和钨盐的摩尔比优选为0.301:0.689:0.01；所述锡盐优选为四氯化锡，更优选为五水合四氯化锡；所述锌盐优选为醋酸锌，更优选为二水合醋酸锌；所述钨盐优选为五氯化钨；当制备氧化铝薄膜的墨水(前驱体溶液，即绝缘层前驱体溶液)时，所述金属盐原料优选包括硝酸铝，更优选为九水合硝酸铝。在本专利技术实施例中，所述金属盐原料中的金属离子与有机溶剂的用量比优选为0.25～0.35mol:1L，更优选为0.3mol:1L。在本专利技术实施例中，所述醇醚类溶剂优选为乙二醇甲醚，所述醇类溶剂优选为乙醇。在本专利技术实施例中，所述稳定剂优选为乙醇胺，所述金属盐原料中的金属离子的总物质的量与稳定剂的摩尔比优选为1:2。本专利技术对所述混合的方式没有特殊限定，能够得到澄清透明的原料混合液即可，在本专利技术实施例中，所述原料混合液的制备方法优选为：将金属盐原料溶解于有机溶剂中，得到金属盐溶液(即澄清透明的溶液)，然后加入稳定剂；本专利技术对所述溶解的方式没有特殊限定，能够使金属盐原料溶解即可，如搅拌的方式。得到原料混合液后，本专利技术将超声波变幅杆浸入所述原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。在本专利技术中，所述超声处理的功率优选为20～400W，更优选为200W。在本专利技术中，所述超声处理的时间为5～20min，更优选为8～12min，最优选为10min。所述超声处理优选在室温(即不需要额外的加热或冷却)进行。本专利技术对所述超声变幅杆浸入原料混合液的深度没有特殊限定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种墨水的快速制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂；/n将超声波变幅杆浸入所述原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。/n

【技术特征摘要】
1.一种墨水的快速制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将金属盐原料、有机溶剂和稳定剂混合，得到原料混合液；所述有机溶剂为醇醚类溶剂或醇类溶剂；
将超声波变幅杆浸入所述原料混合液中，超声处理5～20min，得到墨水。


2.根据权利要求1所述的快速制备方法，其特征在于，所述超声处理的功率为20～400W。


3.根据权利要求1所述的快速制备方法，其特征在于，所述金属盐原料为制备薄膜晶体管的有源层或绝缘层所需的金属盐。


4.根据权利要求1所述的快速制备方法，其特征在于，所述醇醚类溶剂为乙二醇甲醚，所述醇类溶剂为乙醇。


5.根据权利要求1所述的快速制备方法，其特征在于，所述稳定剂为乙醇胺。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李喜峰，袁雁妤，荆斌，张建华，陈龙龙，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31