[发明专利]具有防雾功能的复合半导体薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体薄膜，特别有关于一种具有防雾功能的复合半导体薄膜及其制备方法。

背景技术

防雾功能性产品可用于运输，航天与家用等产品上。例如于汽车后视镜表面涂覆一层致密的氧化钛后，可以让空气中的水分或水蒸气凝结，形成均匀铺展的水膜，所以表面不会发生光散射的雾。下雨时，雨水亦能迅速扩散成均匀水膜，不会造成分散视线的水滴，而提高行车安全性。

现今具有防雾功能的产品是具有良好的亲水性，该亲水性造成良好的防雾与自洁功能。作为防雾功能产品的材质可选自不同成群氧化物(TiO₂/ZnO、SnO₂/SrTiO₃、SiO₂/SnO₂、SnO₂/WO₃、SnO₂/Bi₂O₃、SnO₂/Fe₂O₃)或成群金属(Pt、Pd、Rh、Ru、Os、Ir)所组成的复合结构。

然而，大多数的防雾功能产品的材质是将金属的氧化钛与氧化硅颗粒添加或粘结方式制备或组合而成。亲水性起因于氧化钛或氧化硅在紫外光的照射下，氧化钛或氧化硅价带的电子被激发到导带，电子向氧化钛或氧化硅表面迁移，在表面形成电子电洞对，进而生成金属离子与氧的空位，此时解离吸附空气水分子，成为化学吸附水，而金属离子缺陷的周围即形成了高度亲水区。自洁表面的功能性，是以金属氧化钛或氧化硅在紫外光激发下产生的强氧化能力与薄膜的超亲水性，因为氧化钛表面具亲水性，污物不易附着于表面，且氧化钛经光催化后，可将表面有机物分解成二氧化碳与水，而无机物可经由雨水冲刷而干净。

早期，氧化钛或氧化硅的制作方式可分为溶胶-凝胶法(Sol-Gel method)、化学气相沈积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)、液相沈积法(Liquid PhaseDeposition，LPD)等。其中，溶胶-凝胶法制备所得的氧化钛或氧化硅可制成任何形状，如粉末、块材、薄膜等，且其具有样品纯度高以及高均匀性等优点。

此外，针对氧化钛系统的溶胶凝胶进行反应过程时，可发现当前趋物的烷基愈大，水解反应及扩散速率愈慢，所以产生的聚合物愈小。其中，为了得到一整体密度较大且孔隙较小的氧化钛，需添加酸性触媒(如HCl、HNO₃等)，以达到较大比表面积的功效。然而，添加酸性触媒，虽有助于水解反应，却不利缩合反应，致使凝胶发生的时间延长，无法于短时间内将氧化钛形成薄膜。

参照美国专利案第5,320,782号，其标题为“多孔性或平坦化二氧化钛及其制作方法，Acicular or platy titanium suboxides and process for producingsame”。该专利所揭示的二氧化钛虽具有一多孔性结构，但其无法制得一具有均一长度的针状二氧化钛粒子，而仅能制得较短粒子的量多于较长粒子的混合物。因此，其必需进行后处理，及筛选操作以获致仅为所需的较长粒子。然而，以量产而言，由筛选操作分离出混合物中的较长二氧化钛粒子是不容易且耗成本。

另参照美国专利案第5,597,515号，其标题为”导电、粉末形式的掺氟二氧化钛及其制作方法，Conductive，powdered fluorine-doped titanium dioxide andmethod of preparation”。该专利所揭示的二氧化钛是通过添加不同比例的氟，藉以达到导电特性。然而，氟与二氧化钛孔隙的关系、膜的强度与活性等皆未清楚揭示。其中，亦有学者提出从纤维性钛酸金属塭单一晶体中萃取金属成份，藉以得到微小尺寸的钛金属粒子。然而，此方法易破坏纤维形状，进而减低粒子强度并使制法变成复杂。

在其它不同的研究中，曾以改变不同的操作条件，如不同的涂布次数、不同热处理温度及SnO₂不同添加量与TiO₂孔隙的关系、膜的强度与与活性等，期望改善亲水、防雾与自洁的质量，但却一直未能得到最佳、持久与稳定，并具高硬度的亲水防雾膜。

发明内容

本发明提供一种具有防雾功能的复合半导体薄膜及其制备方法，通过该方法可于较低温的工艺条件下，发展出一种可将水的接触角变小并且延长防雾效用的复合半导体薄膜。本发明是引用美国专利公告号第5,320,782号以及日本专利公告号第5,597,515号作引证参考文献。