[发明专利]一种P型Cu2

说明书

本发明公开了一种p型Cu₂O纳米薄膜的化学制备方法，将含Cu²⁺的化合物加入有机溶剂中配置Cu²⁺摩尔比为0.05～0.15mol/L的铜前驱液，然后经旋涂成膜、低温退火和高温退火反应即得。采用先低温、后高温两步退火工艺，优化薄膜表面的致密性，避免直接高温退火导致铜氧化物流失，相比于传统的物理类真空沉积技术成本低、工艺简单，制备的p型Cu₂O纳米薄膜具有良好的光学和本征p型电学特性，用于制备有源器件和真正意义上“透明器件”。

技术领域

本发明属于导电功能材料技术领域，涉及p型电子薄膜材料的制备方法，具体涉及一种p型Cu₂O纳米薄膜的化学制备方法。

背景技术

在透明导电信息功能材料中，绝大多数常见的是n型半导体，但为了有源器件和真正意义上制备“透明器件”，p型透明导电功能材料是亟待研究与解决的问题。氧化亚铜(Cu₂O)作为本征p型半导体，其直接带隙约为2.17eV，在太阳能转化成电能或化学能方面有着极大潜能，其制备工艺和制备成本对其应用又有着决定性的作用。

对氧化亚铜材料而言，Cu¹⁺离子具有不稳定性，且薄膜制备过程中对氧压极其敏感，目前常采用物理类真空沉积技术制备p型氧化亚铜薄膜。但物理真空沉积制备技术所需设备昂贵，制备工艺较复杂，不利于大规模工业化生产，也不便于薄膜光电特性的灵活调控。因此，若能利用工艺简单、成本低廉、无需昂贵设备的化学法制备出性能优越的Cu₂O纳米薄膜，对其工业化生产和有源器件的制造具有重要意义。目前文献报道中Cu₂O薄膜化学制备时，前驱物中铜元素往往为+1价，增加Cu₂O薄膜的生产成本。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种工艺简单、能耗低且能制备较高电导率的p型氧化亚铜(Cu₂O)纳米薄膜的化学制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种p型Cu₂O纳米薄膜的化学制备方法，包括以下步骤：

S1、将含Cu²⁺的化合物加入有机溶剂中配置铜前驱液，其中，所述铜前驱液的Cu²⁺摩尔比为0.05～0.15mol/L；

S2、至少一次旋涂成膜；

S3、至少一次低温退火；

S4、N₂或惰性气体氛围下进行高温退火反应，即得。

优选地，步骤S1中，所述的含铜化合物为醋酸铜。

优选地，步骤S1中，所述的有机溶剂为乙醇，所述的螯合剂为乙醇胺；且所述的乙醇胺和Cu²⁺的摩尔比为1：0.5～4，需要说明的是，少量乙醇胺螯合剂提升铜前驱液的性能，用于改善薄膜表面的致密性，对薄膜厚度影响不大。

优选地，步骤S2中，所述旋涂成膜工序包括：用匀胶机将步骤S1中所述铜前驱液均匀旋涂于干净的衬底上，旋涂时间为20～40s，转速为3000～ 5000r/min。

优选地，步骤S2中，所述的衬底包括石英或硅。

步骤S3中，所述低温退火工序包括：将步骤S2中所述旋涂成膜后的薄膜在温度为200～300℃的空气氛围中快速退火3～5min。需要说明的是，低温退火的目的在于去掉步骤S1中所述铜前驱液中的有机溶剂，形成比较稳定的一层非晶或微晶状态薄膜。

在本发明的优选实施例中，为得到适当薄膜厚度，步骤S2和步骤S3可以重复6～8次。