本发明专利技术公开了一种铈-铝共掺杂氧化锌薄膜及其制备方法。本发明专利技术的薄膜中，氧化铈∶氧化铝∶氧化锌的物质的量之比为（1~10）:（1~6）∶100。本发明专利技术薄膜的制备方法包括以下步骤：将硝酸铈溶解在乙二醇中，加热溶解，得到铈溶胶；向乙二醇单甲醚中加入醋酸锌和单乙醇胺，加热搅拌，再加入硝酸铝混匀，得到铝掺杂氧化锌溶胶；向铝掺杂氧化锌溶胶中加入铈溶胶，加热混匀，静置陈化，得到铈-铝共掺杂氧化锌溶胶；将基片浸入铈-铝共掺杂氧化锌溶胶中，采用浸渍-提拉法镀膜，经干燥、热处理、冷却，得到镀在基片上的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜。本发明专利技术的薄膜镀在玻璃上得到的镀膜玻璃的节能隔热功能大幅提高，其生产工艺简便，成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米透明半导体无机材料领域，涉及无机薄膜及其制备方法，具体涉及一种屏蔽紫外光、近红外光和可见光透过性强的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜及其制备方法。
技术介绍
透明半导体薄膜具有较高的可见光透过率和导电性，具有紫外截止、红外高反射、 微波强衰减等特性，已被广泛应用于各种光电器件中。氧化锌(化学式ZnO)是一种纤锌矿结构的II -VI族化合物，常温下其禁带宽度为3. 37 eV，激子束缚能60meV，易实现高效受激发射，是制作量子效率高、激发阈值低的光电子器件的理想材料；氧化锌薄膜在可见光区具有高的透光率，具有良好的光电特性。通过掺杂其它元素引起ZnO能带结构和载流子浓度的改变，使掺杂ZnO具有不同于本征ZnO的新光电特性。可以只掺杂一种元素得到单掺杂的ZnO，如镓掺杂ZnO、钛掺杂 ZnO等，中国专利CN101696492A公开了一种Al掺杂ZnO薄膜、CN 101575207A公开了 Ge掺杂AZO靶材、CN 101580384A公开了 Ce掺杂AZO靶材，但是研究发现，随着单元素掺杂量的增加，薄膜的紫外截止边蓝移，使得这类单掺杂的ZnO薄膜在应用于制作屏蔽紫外的器件如节能视窗和节能型的建筑玻璃时有一定限制。采用稀土元素和过渡元素共掺杂ZnO，可以提高ZnO透明薄膜的可见光透过率、 屏蔽紫外和近红外能力，如中国专利CN 101575697A公开的Al-F共掺杂ZnO薄膜、CN 101188149B公开的Ge-Al共掺杂ZnO薄膜，但是，此类共掺杂的氧化锌薄膜普遍制备工艺复杂，成本较高，限制了其进一步的生产应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种屏蔽紫外和近红外的铈_铝共掺杂氧化锌薄膜及其制备方法，本专利技术采用溶胶_凝胶法和浸渍_提拉法将薄膜均勻镀在基片上，得到的共掺杂氧化锌薄膜具有屏蔽紫外和近红外、可见光透过率高的特点，并且其制备工艺简单，不需要特殊设备，生产成本较低。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种铈_铝共掺杂氧化锌薄膜，含有氧化铈、氧化铝和氧化锌，其中，氧化铈氧化铝 氧化锌的物质的量之比为(广10)(广6):100。本专利技术还提供一种铈_铝共掺杂氧化锌薄膜的制备方法，包括以下步骤(1)制备铈溶胶将硝酸铈溶解在乙二醇中，配制物质的量浓度为0.3^1. Omol/L的硝酸铈-乙二醇溶液，在65、0°C搅拌广3h，冷却至室温，密封静置，得到铈溶胶；(2)制备铝掺杂氧化锌溶胶向乙二醇单甲醚中加入醋酸锌，配制物质的量浓度为 0. 6 0. 7mol/L的醋酸锌-乙二醇单甲醚溶液，在65、0°C搅拌广3h，再向其中加入单乙醇胺和硝酸铝继续搅拌至溶解，冷却至室温，密封静置，得到铝掺杂氧化锌溶胶；(3)制备铈-铝共掺杂氧化锌溶胶向步骤(2)得到的铝掺杂氧化锌溶胶中加入步骤 (1)得到的铈溶胶，得到混合溶胶，在6(T90°C搅拌广4h，冷却至室温，密封静置，得到铈-铝共掺杂氧化锌溶胶；(4)采用浸渍-提拉法镀膜将洗净烘干的基片浸入步骤(3)得到的铈-铝共掺杂氧化锌溶胶中，浸渍广3min，以广3cm/min的速度提拉出基片，于10(Tl5(rC下干燥l(Tl5min，于 45(T70(TC下热处理2 4h，冷却至室温，得到均勻镀在基片上的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜。 本专利技术步骤(2)中，所述单乙醇胺与醋酸锌的物质的量之比为1:1，所述硝酸铝与醋酸锌的物质的量之比为(广6) :100。本专利技术步骤(3)中，所述混合溶胶中硝酸铈与醋酸锌的物质的量之比为 (Γιο) :100ο本专利技术步骤(4)中，所述基片为玻璃。本专利技术所述的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜镀在玻璃上，得到的镀膜玻璃在 30(T380nm的屏蔽效率为95 99%，38(T780nm的屏蔽效率为85 90%，78(T2500nm屏蔽效率为 45 60%。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果(1)本专利技术的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜的制备方法较为简便，成本低廉，生产工艺简便，适合于各类企业生产；(2)与真空磁控溅射生产工艺相比，同样规模的流水线设备成本是真空磁控溅射生产工艺的三分之一，使用的铈_铝共掺杂氧化锌溶胶，与其溅射靶材相当；(3)本专利技术的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜在紫外区30(T380nm的屏蔽效率为95 99%，在可见光区38(T780nm的透过率为85 90%，在780 2500歷的屏蔽效率为45 60%，比含有抗紫外线和红外线的有机高分子涂料高，其综合性能高于现有技术。具体实施例方式为更好理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于此。实施例1(1)制备铈溶胶将13.02g硝酸铈溶解在50mL乙二醇中，在85°C搅拌lh，冷却至室温， 密封静置12h，得到铈溶胶，其中Ce3+的物质的量浓度为0. 6mol/L ；(2)制备铝掺杂氧化锌溶胶向96mL乙二醇单甲醚中加入13.17g醋酸锌和3. 6mL单乙醇胺，在90°C搅拌lh，再向其中加入1. 35g硝酸铝继续搅拌Ih至溶解，冷却至室温，密封静置12h，得到铝掺杂氧化锌溶胶，其中Al3+ =Zn2+的物质的量之比=6:100 ；(3)制备铈-铝共掺杂氧化锌溶胶向步骤(2)得到的铝掺杂氧化锌溶胶中，加入ImL 步骤(1)得到的铈溶胶，在90°C搅拌lh，冷却至室温，密封静置12h，得到铈-铝共掺杂氧化锌溶胶，其中Ce3+ =Al3+ =Zn2+的物质的量之比=1:6:100 ；(4)采用浸渍-提拉法镀膜将洗净烘干的基片浸入步骤(3)得到的铈-铝共掺杂氧化锌溶胶中，浸渍Imin后，以lcm/min的速度提拉出基片，于100°C下干燥15min，于450°C下热处理4h，冷却至室温，得到均勻镀在基片上的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜。实施例1得到的铈-铝共掺杂氧化锌薄膜中，氧化铈氧化铝氧化锌的物质的量之比为1:6:100，本专利技术薄膜镀在普通玻璃上得到的镀膜玻璃的光学/隔热性能见表1，使用的仪器为紫外_可见-近红外分光光度计UV-3600检测，隔热性能参照GB/T 24480-2009。 表1铈-铝共掺杂氧化锌薄膜节能玻璃的光学/隔热性能权利要求1.一种铈-铝共掺杂氧化锌薄膜，其特征在于，含有氧化铈、氧化铝和氧化锌，所述氧化铈氧化铝氧化锌的物质的量之比为(广10) (Γ6) :100。2.权利要求1所述的铈_铝共掺杂氧化锌薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)制备铈溶胶将硝酸铈溶解在乙二醇中，配制物质的量浓度为0.3^1. Omol/L的硝酸铈-乙二醇溶液，在65、0°C搅拌广3h，冷却至室温，密封静置，得到铈溶胶；(2)制备铝掺杂氧化锌溶胶向乙二醇单甲醚中加入醋酸锌，配制物质的量浓度为 0. 6 0. 7mol/L的醋酸锌-乙二醇单甲醚溶液，在65、0°C搅拌广3h，再向其中加入单乙醇胺和硝酸铝继续搅拌至溶解，冷却至室温，密封静置，得到铝掺杂氧化锌溶胶；(3)制备铈-铝共掺杂氧化锌溶胶向步骤(2)得到的铝掺杂氧化锌溶胶中加入步骤 (1)得到的铈溶胶，得到混合溶胶，在6(T90°C搅拌广4h，冷却至室温，密封静置，得到铈-铝共掺杂氧化锌溶胶；(4)采用浸渍-提拉法镀膜将洗净烘干的基片浸入步骤(3)得到的铈-铝共掺杂氧化锌溶胶中，浸渍广3本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种铈－铝共掺杂氧化锌薄膜，其特征在于，含有氧化铈、氧化铝和氧化锌，所述氧化铈：氧化铝：氧化锌的物质的量之比为（１～１０）：（１～６）：１００。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾和平，彭益文，曾功昶，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81
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