[发明专利]复合薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜包括依次层叠结合的N层薄膜，且所述N层薄膜为含有掺杂金属离子的纳米氧化锌薄膜，且从第一层薄膜到第N层薄膜，所述掺杂金属离子的掺杂浓度逐层升高，其中，所述掺杂金属离子的离子半径为Zn²⁺半径的85％-115％；所述掺杂金属离子的氧化物的导带能级高于氧化锌的导带能级；所述N的取值范围满足：3≤N≤9。

2.如权利要求1所述的复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜中，所述掺杂金属离子选自Mg²⁺、Mn²⁺、Zr⁴⁺中的至少一种。

3.如权利要求2所述的复合薄膜，其特征在于，所述掺杂金属离子为Zr⁴⁺，且以单层薄膜金属元素的总摩尔量为100％计，所述第一层薄膜中，所述Zr⁴⁺的摩尔百分含量为0-5％；所述第N层薄膜中，所述Zr⁴⁺的摩尔百分含量为35-45％。

4.如权利要求2所述的复合薄膜，其特征在于，所述掺杂金属离子为Mg²⁺，且以单层薄膜金属元素的总摩尔量为100％计，所述第一层薄膜中，所述Mg²⁺的摩尔百分含量为0-2％；所述第N层薄膜中，所述Mg²⁺的摩尔百分含量为25-35％。

5.如权利要求2所述的复合薄膜，其特征在于，所述掺杂金属离子为Mn²⁺，且以单层薄膜金属元素的总摩尔量为100％计，所述第一层薄膜中，所述Mn²⁺的摩尔百分含量为0-5％；所述第N层薄膜中，所述Mn²⁺的摩尔百分含量为20-30％。

6.如权利要求1-5任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜中，单层薄膜的厚度为10-20nm，所述复合薄膜的总厚度为30-180nm。

7.一种复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备不同掺杂浓度的含掺杂金属离子的氧化锌胶体溶液，其中，所述掺杂金属离子的离子半径为Zn²⁺半径的85％-115％；所述掺杂金属离子的氧化物的导带能级高于氧化锌的导带能级；

提供基板，按照所述掺杂金属离子的掺杂浓度由小到大或由大到小的顺序，在所述基板上依次沉积所述含掺杂金属离子的氧化锌胶体溶液，经退火处理，制备掺杂金属离子的掺杂浓度逐层升高或逐层降低的N层含有掺杂金属离子的纳米氧化锌薄膜，得到复合薄膜，其中，所述N的取值范围满足：3≤N≤9。

8.如权利要求7所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为200～400℃时，所述退火处理的时间为0.5～4h。

9.如权利要求8所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为200～300℃时，所述退火处理的时间为1.5～3.5h。

10.如权利要求7至9任一项所述的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述掺杂金属离子选自Mg²⁺、Mn²⁺、Zr⁴⁺中的至少一种。