本發(fā)明涉及透明氧化物薄膜，具體的說是一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法。
背景技術：
1、在當今科技高速發(fā)展的時代，透明氧化物薄膜憑借其卓越且獨特的光學、電學和化學性能，在眾多前沿科技領域中占據著至關重要的地位，成為材料科學領域持續(xù)深入研究的焦點之一。
2、從顯示領域來看，透明氧化物薄膜作為透明電極，已成為顯示器、觸摸屏等現(xiàn)代顯示設備的核心組成部分。以液晶顯示器（lcd）和有機發(fā)光二極管顯示器（oled）為例，透明ito（氧化銦錫）、azo（氧化鋅鋁）薄膜憑借其優(yōu)異的透明導電性，不僅為顯示面板提供穩(wěn)定的電流傳輸，確保像素的正常驅動發(fā)光，同時還能保證高達90%左右的透光率，使圖像更加清晰，極大地提升了顯示效果和用戶體驗。在當前追求高分辨率、高刷新率和低功耗顯示的趨勢下，對透明氧化物薄膜的導電性、透光率以及穩(wěn)定性等性能提出了更為嚴苛的要求。
3、在太陽能電池領域，透明氧化物薄膜同樣發(fā)揮著不可替代的作用。一方面，作為透明電極，它能夠高效收集光生載流子，減少能量損耗；另一方面，通過優(yōu)化其光學性能，如調整薄膜的折射率和厚度，可以有效減少光的反射和吸收損失，顯著提高太陽能電池的光電轉換效率。據統(tǒng)計，采用先進的透明氧化物薄膜電極技術，可使太陽能電池的轉換效率提升10%-20%，這對于推動可再生能源的大規(guī)模應用、緩解全球能源危機具有重大意義。
4、在光學領域，透明氧化物薄膜廣泛應用于制備光學濾光片、減反射膜以及消色差鏡頭等關鍵光學元件。例如，氧化鋯薄膜作為高k介電材料用于半導體器件時，能夠精準調節(jié)器件的電學性能，確保其穩(wěn)定運行；而在光學鏡頭中，它又可作為減反射膜，將光的反射率降低至1%以下，有效提高成像質量，為攝影、顯微鏡等光學設備的發(fā)展提供了有力支持。
5、在催化和傳感領域，氧化錫與氧化鈦薄膜憑借其對特定氣體的吸附和反應特性，成為氣敏傳感器的理想材料。這些薄膜能夠快速、靈敏地檢測環(huán)境中的有害氣體，如甲醛、一氧化碳等，檢測精度可達ppm級別，在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)安全等方面發(fā)揮著關鍵作用。
6、目前，制備透明氧化物薄膜的方法多種多樣，各有優(yōu)劣?；瘜W氣相沉積法雖能制備出高質量、大面積且均勻性良好的薄膜，但其所使用的部分原料化學性質不穩(wěn)定，具有毒性且價格昂貴，生產過程中產生的尾氣處理難度大、成本高，整體工藝復雜繁瑣。分子束外延法雖能實現(xiàn)原子級別的薄膜生長精確控制，并實時監(jiān)測薄膜外延生長模式，但薄膜生長速率極慢，設備成本高昂，運行和維護費用高，難以滿足大規(guī)模工業(yè)化生產的需求。
7、相比之下，磁控濺射法在制備透明氧化物薄膜方面具有顯著優(yōu)勢，備受關注。磁控濺射法是在高真空環(huán)境下，借助磁場約束電子運動，增加電子與氣體分子的碰撞概率，進而提高離子化效率，使靶材原子在離子轟擊下濺射出來并沉積在基體表面形成薄膜。該方法能夠制備大面積的氧化物薄膜，且薄膜附著力強、致密度高。然而，磁控濺射法也存在一些亟待解決的問題。在低溫沉積時，制備的氧化物薄膜透明度難以保證，隨著薄膜厚度增加，光吸收顯著增強，透光率可降低至70%以下，嚴重影響薄膜的光學性能。并且，為獲得高質量的透明氧化物薄膜，磁控濺射過程中通常需要將基片加熱至300℃以上，這不僅增加了能源消耗和工藝復雜性，對于聚酰亞胺、pet等不耐高溫的柔性基體，傳統(tǒng)的磁控濺射加熱方式根本無法適用，極大地限制了其在柔性電子器件領域的應用。
8、因此，亟需探索低溫制備透明氧化物薄膜的方法。
技術實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，通過采用“磁控濺射法+自然時效+簡單環(huán)保的蒸汽熱熏法”即可制備出不同厚度的透明氧化物薄膜，操作方便，成本低，綠色環(huán)保。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體方案為：
3、一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，包括以下步驟：
4、s1、將基體依次經無水乙醇和去離子水清洗后吹干；
5、s2、利用磁控濺射法制備金屬薄膜；
6、s3、將制備的金屬薄膜放在空氣中自然時效20小時以上；
7、s4、將時效后的金屬薄膜膜面朝下倒扣在裝有熱水的容器上，熱水溫度保持在80-90℃，利用水蒸汽熱熏金屬薄膜10-600分鐘，使金屬薄膜與吸附的水蒸汽中的氧反應生成氧化物，得到透明氧化物薄膜；
8、s5、將得到的透明氧化物薄膜從容器上取下，自然干燥即可。
9、進一步地，步驟s1中，所述基體為聚酰亞胺基體、pet基體或者玻璃基體。
10、進一步地，步驟s2中，將清洗后的基體置于磁控濺射鍍膜機的基片臺上，將真空室抽真空至1×10?3~6×10?3pa，向真空室內通入高純氬氣，當真空室內氬氣氣壓達到0.5pa時，接通直流濺射電源，濺射金屬靶材，通過在30-600s的范圍內調控濺射時間，制備得到厚度在10-350nm的金屬薄膜。
11、進一步地，步驟s2中，所述金屬薄膜為cu-w薄膜、zn薄膜、w薄膜、mo薄膜、v薄膜、nb薄膜中的任意一種。
12、進一步地，cu-w薄膜中，w的原子百分含量為20%~50%。
13、進一步地，步驟s4時，所述容器置于水浴鍋內，以維持熱水的溫度。
14、進一步地，步驟s4時，在容器開口處搭放掩模板，將時效后的金屬薄膜倒扣在掩模板上，所述掩模板上具有特定形狀的凹槽（如圓孔、方形或特殊圖案），水蒸汽通過該凹槽與裸露的金屬薄膜反應，進而能夠制備出圖形化的透明氧化物薄膜。
15、有益效果：
16、（1）低溫制備優(yōu)勢明顯：傳統(tǒng)磁控濺射過程中通常需要將基片加熱至300℃以上以制備氧化物薄膜，而本發(fā)明在濺射過程中無需對基片臺加熱，無需向鍍膜室通入氧氣，也無需對樣品進行后期高溫熱處理，僅通過“濺射法+自然時效+簡單環(huán)保的蒸汽熱熏法”，即可在剛性玻璃基體、聚酰亞胺基體或pet基體上制備透明氧化物薄膜，極大地降低了制備溫度，操作簡便，有效節(jié)約了能源，減少了對環(huán)境的影響。
17、（2）薄膜性能優(yōu)良：本發(fā)明制備的金屬薄膜厚度可精確控制，通過調整濺射時間能夠得到不同厚度的金屬薄膜，滿足不同應用場景的需求。同時，薄膜與基體的結合強度高，能夠保證薄膜在使用過程中的穩(wěn)定性；薄膜的透光率高，在光學應用領域具有顯著優(yōu)勢。
18、（3）圖形化制備簡便：本發(fā)明借助掩模板，無需進行光刻工藝，就可以制備出圖形化的氧化物薄膜，簡化了制備流程，降低了制備成本，提高了生產效率。
1.一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，步驟s1中，所述基體為聚酰亞胺基體、pet基體或者玻璃基體。
3.根據權利要求1所述的一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，步驟s2中，將清洗后的基體置于磁控濺射鍍膜機基片臺上，將真空室抽真空至1×10?3~6×10?3pa，向真空室內通入高純氬氣，當真空室內氬氣氣壓達到0.5pa時，接通直流濺射電源，濺射金屬靶材，通過在30-600s的范圍內調控濺射時間，制備得到厚度在10-350nm的金屬薄膜。
4.根據權利要求1所述的一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，步驟s2中，所述金屬薄膜為cu-w薄膜、zn薄膜、w薄膜、mo薄膜、v薄膜、nb薄膜中的任意一種。
5.根據權利要求4所述的一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，cu-w薄膜中，w的原子百分含量為20%~50%。
6.根據權利要求1所述的一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，步驟s4時，所述容器置于水浴鍋內，以維持熱水的溫度。
7.根據權利要求1所述的一種采用蒸汽熱熏制備透明氧化物薄膜的方法，其特征在于，步驟s4時，在容器開口處搭放掩模板，將時效后的金屬薄膜倒扣在掩模板上，所述掩模板上具有特定形狀的凹槽，水蒸汽通過該凹槽與裸露的金屬薄膜反應，進而能夠制備出圖形化的氧化物薄膜。