一种湿法制备薄膜方法

摘要

本发明公开一种湿法制备薄膜方法，包括：将溶质金属化合物溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液；根据所述前驱体溶液制备初始薄膜；对所述初始薄膜进行前期退火；前期退火完成后进行指定次数循环的水蒸气热处理，获得成品薄膜。采用本发明中的方法能够使水蒸气氧化退火处理过程中的水氧率保持恒定，从而提高有源层薄膜和绝缘层薄膜的质量，进一步提升薄膜晶体管的性能。

权利要求

1.一种湿法制备薄膜方法，其特征在于，包括：将溶质金属化合物溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液；

根据所述前驱体溶液制备初始薄膜；

对所述初始薄膜进行前期退火；

前期退火完成后进行指定次数循环的水蒸气热处理，获得成品薄膜；

所述前期退火完成后进行指定次数循环的水蒸气热处理，获得成品薄膜，具体包括：将经退火后的所述初始薄膜放入退火炉中的石英舟上，所述退火炉温度从常温升至

400℃；

向所述退火炉中通入水蒸气，所述水蒸气通入时间保持10s；

所述退火炉保持400℃恒温干燥30s后再次通入水蒸气进行下一次循环；

进行10～15次循环过程，得到成品薄膜。

2.根据权利要求1所述的湿法制备薄膜方法，其特征在于，所述将溶质金属化合物溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液，具体包括：根据所述溶质金属化合物和所述有机溶剂的混合摩尔比，将所述溶质金属化合物溶解于所述有机溶剂中得到混合溶液；

对所述混合溶液进行混合、搅拌，待所述混合溶液澄清后，得到前驱体溶液。

3.根据权利要求1所述的湿法制备薄膜方法，其特征在于，所述根据所述前驱体溶液制备初始薄膜，具体包括：将普通玻璃载片作为衬底，用分析纯丙酮、酒精和去离子水依次对所述衬底进行超声波清洗；

对清洗过的所述衬底进行烘干；

对烘干后的所述衬底根据所述前驱体溶液进行涂抹，得到初始薄膜。

4.根据权利要求1所述的湿法制备薄膜方法，其特征在于，所述对所述初始薄膜进行前期退火，具体包括：退火温度为100～200℃，退火时间为10min，气氛为空气。

说明书

一种湿法制备薄膜方法

技术领域

[0001] 本发明涉及退火处理领域，特别是涉及一种湿法制备薄膜方法。

背景技术

[0002] 近年来，薄膜晶体管作为液晶显示以及有机发光二极管有源驱动的开关器件，得到了广泛的研究。真空方法制备薄膜晶体管已经开始商业化，但是其制造设备昂贵，成本高等因素无法满足低成本的需求。因此，需要开发喷墨打印，丝网印刷，溶液旋涂等低成本制备薄膜晶体管的方法。但以上方法制备的有源层和绝缘层薄膜往往难以稳定地得到高的薄膜晶体管的特性，针对以上问题，可以通过水蒸气氧化退火处理即湿法制备薄膜来控制氧缺陷量和降低缺陷能级，提高迁移率。另外，现有的水蒸气氧化退火技术通常都为直接通入水蒸气，氧化过程并不充分，导致薄膜表面粗糙，透射率低的缺点。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种湿法制备薄膜方法，能够解决水蒸气氧化退火处理过程中的水氧率不恒定、有源层薄膜和绝缘层薄膜的质量差的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0005] 一种湿法制备薄膜方法，包括：

[0006] 将溶质金属化合物溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液；

[0007] 根据所述前驱体溶液制备初始薄膜；

[0008] 对所述初始薄膜进行前期退火；

[0009] 前期退火完成后进行指定次数循环的水蒸气热处理，获得成品薄膜。

[0010] 可选的，所述将溶质金属化合物溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液具体包括：

[0011] 根据所述溶质金属化合物和所述有机溶剂的混合摩尔比，将所述溶质金属化合物溶解于所述有机溶剂中得到混合溶液；

[0012] 对所述混合溶液进行混合、搅拌，待所述混合溶液澄清后，得到前驱体溶液。

[0013] 可选的，所述根据所述前驱体溶液制备初始薄膜具体包括：

[0014] 将普通玻璃载片作为衬底，用分析纯丙酮、酒精和去离子水依次对所述衬底进行超声波清洗；

[0015] 对清洗过的所述衬底进行烘干；

[0016] 对烘干后的所述衬底根据所述前驱体溶液进行涂抹，得到初始薄膜。

[0017] 可选的，所述对所述初始薄膜进行前期退火具体包括：

[0018] 退火温度为100～200℃，退火时间为10min，气氛为空气。

[0019] 可选的，所述前期退火完成后进行指定次数循环的水蒸气热处理，获得成品薄膜具体包括：

[0020] 将经退火后的所述初始薄膜放入退火炉中的石英舟上，所述退火炉温度从常温升至400℃；

[0021] 向所述退火炉中通入水蒸气，所述水蒸气通入时间保持10s；

[0022] 所述退火炉保持400℃恒温干燥30s后再次通入水蒸气进行下一次循环；

[0023] 进行10～15次循环过程，得到成品薄膜。

[0024] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

[0025] 本发明提供的湿法制备薄膜方法采用多循环分步式通入水蒸气的方式制备薄膜，氧化反应更加充分，缩短了退火时间，降低了有源层和绝缘层薄膜表面粗糙度，提高了透射率、器件性能以及制备的薄膜质量；并且多循环分步加入水蒸气，还可以通过步数调控通入的水蒸气量。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0027] 图1为本发明实施例湿法制备薄膜方法流程图；

[0028] 图2为本发明实施例多循环快速水蒸气热处理周期示意图；

[0029] 图3为本发明实施例制备氧化锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的ZTO薄膜的原子力显微镜(AFM)测试结果图；

[0030] 图4为本发明实施例制备氧化锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的ZTO薄膜的紫外分光光度计的分析结果；

[0031] 图5为本发明实施例制备氧化锌锡透明导电薄膜时普通的水蒸气退火后和多循环快速水蒸气热处理后的器件转移特性曲线；

[0032] 图6为本发明实施例制备氧化钨锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的WZTO薄膜的AFM测试结果；

[0033] 图7为本发明实施例制备氧化钨锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的WZTO薄膜的紫外分光光度计的分析结果；

[0034] 图8为本发明实施例制备氧化钨锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的器件转移特性曲线。

具体实施方式

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0037] 图1为本发明实施例湿法制备薄膜方法流程图。参见图1，一种湿法制备薄膜方法，包括：

[0038] 步骤101：将溶质金属化合物溶解于有机溶剂中，得到前驱体溶液；

[0039] 步骤102：根据所述前驱体溶液制备初始薄膜；

[0040] 步骤103：对所述初始薄膜进行前期退火；

[0041] 步骤104：前期退火完成后进行指定次数循环的水蒸气热处理，获得成品薄膜。

[0042] 现以采用湿法制备薄膜法在玻璃衬底材料上制备氧化锌锡透明导电薄膜为例具体说明操作步骤。

[0043] (1)按锡、锌的摩尔比为3:7称量五水合四氯化锡，二水合醋酸锌依次倒入50mL的乙二醇甲醚溶剂中，然后进行磁力搅拌。待上述溶液搅拌至澄清后，获得摩尔浓度为0.3mol/L的混合均匀的前驱体溶液，加入一定的单乙醇胺，使溶液中离子浓度与单乙醇胺的摩尔比为1。

[0044] (2)将配置好的前驱体溶液进行水浴加热70℃，保持3小时后形成ZTO溶液。

[0045] (3)使用普通玻璃载片作为衬底，分别用分析纯丙酮、酒精和去离子水对衬底进行超声波清洗，使玻璃衬底清洁，烘干后喷墨打印氧化锌锡溶液使初始薄膜图案化。

[0046] (4)初始薄膜打印完成后进行预退火，退火温度为150℃，退火时间为10分钟，气氛为空气。

[0047] (5)将初始薄膜放入退火炉中的石英舟，退火炉温度从常温升至400℃，打开与水蒸气发生装置的连接开关，连接10s后断开，保持400℃恒温干燥30s后再次通入水蒸气进行下一次循环。上述循环过程次数为12次。图2为本发明实施例多循环快速水蒸气热处理周期示意图，可见，本申请中的采用多次循环水蒸气热处理的周期。

[0048] 图3为本发明实施例制备氧化锌锡透明导电薄膜时普通退火后和上述经过多循环快速水蒸气热处理后的ZTO薄膜的AFM测试结果图。可见，采用本申请中的多循环水蒸气热处理后的表面粗糙度均方值(RMS)由2.38nm降为1.69nm。

[0049] 图4为本发明实施例制备氧化锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的ZTO薄膜的紫外分光光度计的分析结果。可知，透过率有所提高。

[0050] 图5为本发明实施例制备氧化锌锡透明导电薄膜时普通的水蒸气退火后和多循环快速水蒸气热处理后的器件转移特性曲线。可知，器件开关比提高两个数量级，亚阈值摆幅下降，迁移率提高。

[0051] 现以采用湿法制备薄膜法在玻璃衬底材料上制备氧化钨锌锡透明导电薄膜为例具体说明薄膜制备步骤。

[0052] (1)按锡、锌、钨的摩尔比为0.291:0.679:0.03称量五水合四氯化锡，二水合醋酸锌，五氯化钨依次倒入50mL的乙二醇甲醚溶剂中，然后进行磁力搅拌。待上述溶液搅拌至澄清后，获得摩尔浓度为0.3mol/L的混合均匀的前驱体溶液，加入一定的单乙醇胺，使溶液中离子浓度与单乙醇胺的摩尔比为1。

[0053] (2)将配置好的溶液进行水浴加热70℃，保持3小时后形成WZTO溶液。

[0054] (3)使用普通玻璃载片作为衬底，分别用分析纯丙酮、酒精和去离子水对衬底进行超声波清洗，使玻璃衬底清洁，烘干后旋涂氧化钨锌锡溶液，匀胶机转速为3000rpm/s。

[0055] (4)薄膜旋涂完成后进行预退火，退火温度为150℃，退火时间为10分钟，气氛为空气。

[0056] (5)将薄膜样品放入退火炉中的石英舟，从室温升至400℃，打开与水蒸气发生装置的连接开关，连接10s后断开，保持400℃恒温干燥30s后再次通入水蒸气进行下一次循环。上述循环过程次数为15次。图2为本发明实施例多循环快速水蒸气热处理周期示意图，可见，本申请中的采用多次循环水蒸气热处理的周期。

[0057] 图6为本发明实施例制备氧化钨锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的WZTO薄膜的AFM测试结果。可见，采用本申请中的多循环水蒸气热处理后的RMS由2.22nm降为1.30nm。

[0058] 图7为本发明实施例制备氧化钨锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的WZTO薄膜的紫外分光光度计的分析结果。参见图7可知，透过率明显提升。

[0059] 图8为本发明实施例制备氧化钨锌锡透明导电薄膜时普通退火后和经过多循环快速水蒸气热处理后的器件转移特性曲线。参见图8可知，器件开关比提高两个数量级，亚阈值摆幅下降，迁移率提高。

[0060] 上述薄膜制备方法中的预退火可使薄膜初步固化图案，减少空气中的水氧对其性能的影响。一次性通入水蒸气之后会先发生水解反应，水解反应完成后会发生聚合反应，但是一次水解反应并不能使全部氢氧根与水结合，因此采用本申请中的分步通入水蒸气能使水解反应反复发生，氧化更加充分，使得膜层更加致密，因此表面更加光滑，粗糙度降低，器件性能也得到提高。

[0061] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0062] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。