纳米掺铝氧化锌 zao 粉体的制备研究进展..doc

纳米掺铝氧化锌_zao_粉体的制备研究进展.第38卷第9期2010年9月化工新型材料NEWCHEMICALMATERIALSVol38No939基金项目:江西省科技计划项目(GJJ09626作者简介:肖素萍(1958-,男,副教授,主要从事无机材料合成。联系人:陈林。纳米掺铝氧化锌(ZAO粉体的制备研究进展肖素萍陈林*王献忠文忠和向芸张西玲(萍乡高等专科学校化学工程系,萍乡337055摘要掺铝氧化锌(ZAO是一种具有广阔的应用前景和发展潜力的复合氧化物半导体。综述了化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热法、沸腾回流法和络盐法等ZAO纳米粉体常用的制备方法,并对其进行了比较评价。关键词掺铝氧化锌(ZAO,纳米,制备,进展ProgressinpreparationofZAOnanopowdersXiaoSupingChenLinWangXianzhongWenZhongheXiangYunZhangXiling(DepartmentofChemicalEngineering,PingxiangCollege,Pingxiang337055AbstractAldopedZnO(,includingchemicalprecipitation,solgel,hydrothermal,plexsaltmethod,(ZAO,nanometer,preparation,progress透明导电薄膜(TCO由于具有优越的光学、电学性能被广泛地应用于电子照像与静电记录、平面显示、防静电、热反射、光记录和磁记录等领域。液晶显示(LCD和等离子体显示(PDP等显示器件、太阳能电池、飞机、汽车及冰箱的防结雾门窗、低辐射建材玻璃等的核心材料之一是透明导电薄膜。透明导电薄膜有很多种类,目前主要有:金属膜系、金属氧化物透明导电薄膜、其它化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等,但其中占主导地位的还是氧化物薄膜。常见的氧化物薄膜有:氧化铟锡薄膜(ITO,氧化锌铝膜(ZAO,它们在实际生活中具有很广泛的实际应用价值。很早以前,人们就开始对金属氧化物透明导电薄膜进行研究。现在TCO膜的研究范围很广泛,材料品种也很多,但主要还是集中在ITO以及In2O3和其他氧化物混合的领域。ITO薄膜不仅电子密度ne可高达1021cm-3,电子迁移率e也在15~450cm2V-1s-1范围之内,电阻率可低到710-5cm,并且对可见光的透射率和对红外光的反射率均在90%以上。这些优良的光电性能和易刻蚀性,使ITO薄膜成为主要的透明导电薄膜材料主流产品,长期被视为最重要的TCO薄膜之一,并一直作为平板显示器中TCO薄膜的首选材料[14]。目前市场上,使用的是ITO透明导电氧化物薄膜,其技术是成熟的,但由于ITO中的铟有毒,在制备和应用中对人体有害,In、Sn自然储量少,价格昂贵,成本高;另外,ITO薄膜易受到氢等离子体的还原作用,功效降低,这种现象在低温、低等离子体密度下也会发生,从而限制了在实践中的广泛使用[413]。因此,急需一种替代产品问世,以满足人们的需要。而ZAO薄膜中的Zn价格便宜,来源丰富,无毒,并且在氢等离子体中稳定性要优于ITO,同时具有可同ITO相比拟的光电特性,因此ZAO是迄今为止最佳的ITO替代品[4,714]。从20世纪70年代末开始,国内外的科研工作者对ZAO的研究兴趣日益浓厚,近年来透明导电薄膜更成为研究的热点,但还未能实现工业化生产。目前,制备透明导电薄膜公认的最佳方法是磁控溅射法,此法工艺成熟,已用于ITO薄膜的商业化生产[3,5]。用于磁控溅射的靶材可以是ZnO:Al(ZAO陶瓷靶,或是Zn/A1合金靶。金属靶易毒化,对溅射镀膜有影响,而陶瓷靶则可避免靶氧化的发生,但低致密度的靶材在溅射过程中容易产生突起物[8,1516]。因此,借助ITO靶材的发展方式,可制备高致密度的ZAO陶瓷靶材用于磁控溅射。对于制备靶材所用的ZAO粉末,要求十分严格,不仅要纯度高,而且要粒度小、分散性好。只有有了好的ZAO纳米粉体,才可以通过对ZAO薄膜制备技术及工艺的研究,分析制备工艺与ZAO薄膜组织结构及光、电性能的关系,探索稳定、可靠、可重复的最佳制备ZAO薄膜的工艺,获得均匀的ZAO薄膜,从而实现ZAO薄膜的批量化生产。因此,ZAO纳米粉体的制备具有重要的研究意义[4]。1纳米ZAO粉体的制备纳米粉体制备方法很多,按研究