專(zhuān)利名稱：一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄膜材料的制備工藝，尤其涉及一種在鈉鈣玻璃基片上得到擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)薄膜技術(shù)不斷發(fā)展，各種功能材料薄膜的制備成為研究的熱點(diǎn)。制備這些薄膜材料時(shí)通常都需要有支持薄膜生長(zhǎng)的基片，例如玻璃片、硅片等，然而這些基片一般都不具有可溶性，在其上生長(zhǎng)的薄膜不易取下來(lái)，不便于再做其他研究或應(yīng)用。本發(fā)明的目的在于在價(jià)格低廉的鈉鈣玻璃片上制得擇優(yōu)取向生長(zhǎng)的、可溶性的氯化鈉薄膜，以附有氯化鈉薄膜的鈉鈣玻璃片作為制備其他薄膜材料的基片，既可以使薄膜擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，又可在制得其他功能薄膜后很容易地將氯化鈉薄膜溶解掉，從而取下其它薄膜材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有薄膜制備技術(shù)的不足，而發(fā)明了一種與現(xiàn)有技術(shù)的制備方法完全不同的，擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備工藝。本發(fā)明采用旋涂-化學(xué)反應(yīng)法制備氯化鈉薄膜材料，采用鈉鈣玻璃為基片，以金屬氯化物如SnCl2 2H20、CuCl2 2H20、ZnCl2, InCl3 4H20等為原料，以去離子水、乙醇、鹽酸、乙二醇中的一種或其兩種以上的混合物為溶劑，先以旋涂法制備一定厚度的前驅(qū)體薄膜，以水合聯(lián)氨為還原劑，在密閉容器內(nèi)在較低溫度下加熱，使前驅(qū)體薄膜還原并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。與本發(fā)明相關(guān)的還有如下文獻(xiàn)[I]Shiow-Fon Tsay, D. -S. Lin, Atomic and electronic structures of thin NaCl films grown on a Ge(001)surface. Surface Science 603 (2009)2102-2107.釆用密度函數(shù)研究了在Ge (001)表面上的NaCl薄膜的性能和界面，分析了從I到 10個(gè)單層的原子和電子結(jié)構(gòu)。[2]D. C. Sun, E. Y. Jiang, C. Lin, Crystallography of epitaxial growth of Fe16N2 single-crystal films on NaCl substrates.Thin Sol id Films 286(1996) 146-150.描述了釆用濺射法在NaCl (001)基片上制備a ! -Fe16N2單晶薄膜的制備。[3] Ph. Ott，J. R. GuEnter, Electron microscopic study of the epitaxial growth of thin single crystalline tellurium on NaCl(001). Thin Solid Films 366(2000) 100± 101.采用高分辨透射電子顯微鏡和傳統(tǒng)的透射電子顯微鏡及選區(qū)衍射研究了真空沉積法制備的在NaCl表面上的單晶碲膜，此碲膜沿(100)或(110)晶面生長(zhǎng)，平等于NaCl基片.
[4] Toshiyuki Kakudate, Masato Nakaya, Tomonobu Nakayama, Local modification of NaCl thin films on Cu (111)under different bias voltages. Thin Solid Films 520(2012)2004-2008.在室溫下用掃描隧道顯微鏡研究了在不同偏壓下Cu(Ill)基底上的NaCl薄膜的局部變化。[5] Sun Jia-Lin, Tian Guang-Yan, Liu Sheng, Cao Yang, Guo Ji-Hua, Preparation and microstructure of nanocrystalIine Rba5Csa5Ag4I5 thin films on NaCl substrates. Vacuum 71(2003)459-463.在NaCl單晶基底上用真空熱蒸發(fā)法制備了 Rba5Csa5Ag4I5薄膜，并采用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射和X射線光電子能譜等研究了該薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和電子能態(tài)。[6]M. E. Canas -Ventura, ff. Xiao. Ruff ieux, R. Rieger, K. Miillen, H. Brune, R.Fasel, Stabilization of bimolecular islands on ultrathin NaCl films by a vicinal substrate. Surface Science 603 (2009)2294-2299.采用低溫掃描隧道顯微鏡研究了在Au(Ill)和Au(111212)上超薄NaCl薄膜的結(jié)構(gòu)。[7]C. Tegenkamp, ff. Ernst, M. Eichmann, H. Pfnur, Stepped NaCl films grown epitaxially on Si-precovered vicinal Ge(100). Surface Science 466(2000)41-53.采用低能電子衍射和可編程熱吸收譜技術(shù)來(lái)表征在Ge(IOO)表面上生長(zhǎng)的 NaCl (100)薄膜的形貌和解吸附動(dòng)力學(xué)的變化。[8]Sung-ffei Yeh, Hsing-Lu Huang, Dershin Gana, Pouyan Shen, The oriented growth of zirconia thin films on NaCl(001)surface. Journal of Crystal Growth 289(2006)690-702.研究了用離子束濺射在NaCl (100)面上納米尺度的立方和四角ZrO2形成的納米晶薄膜，用高分辨透射電子顯微鏡研究了 NaCl(IOO)晶面與上述薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和外延關(guān)[9] S. J. Henley, M. N. R. Ashfold, D. Cherns, The oriented growth of ZnO films on NaCl substrates by pulsed laser ablation. Thin Solid Films 422(2002)69-72.在透射電子顯微鏡下研究了在(001)NaCl基底上用脈沖激光熔融法制備ZnO的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的具體制備方法包括如下順序的步驟a.進(jìn)行玻璃基片的清洗，將大小為2mmX2mm鈉鈣玻璃片放入按體積比三氯甲烷乙醇=5 I的溶液中，超聲波清洗30min ;再將鈉鈣玻璃片放入丙酮蒸餾水=5 I 的溶液中，超聲波清洗30min ;再在蒸餾水中將鈉鈣玻璃基片用超聲波振蕩30min ;將上述得到的鈉鈣玻璃基片排放在玻璃皿中送入烘箱中，在100°C下烘干供制膜用。b.將金屬氯化物放入溶劑中，使其充分溶解。具體地說(shuō)，可以將2.0 3.0份的金屬氯化物，如SnCl2 2H20、CuCl2 2H20、ZnCl2、InCl3 4H20等其中的一種為溶質(zhì)、其中溶劑為去離子水、乙醇、乙二醇、鹽酸中的一種或兩種以上的混合物為溶劑。c.制作外部均勻涂布步驟b所述溶液的基片，并烘干，得到前驅(qū)體薄膜樣品?？梢詫⑸鲜鋈芤旱蔚椒胖迷趧蚰z機(jī)上的鈉鈣玻璃基片上，再啟動(dòng)勻膠機(jī)以200 3500轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間，使滴上的溶液涂布均勻后，在100°C對(duì)基片進(jìn)行烘干后，再次重復(fù)滴上前述溶液和旋轉(zhuǎn)涂布后再烘干，如此重復(fù)5 15次，于是在鈉鈣玻璃基片上得到了一定厚度的前驅(qū)體薄膜樣品。d.將步驟c所得前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸。水合聯(lián)氨放入為25 30份，在一定溫度下，聯(lián)氨可將鈉鈣玻璃片中的鈉離子還原出來(lái)后，鈉離子對(duì)金屬氯化物起到了還原作用并與其中的氯離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。將上述裝有前驅(qū)體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至150 200°C之間，保溫時(shí)間10 24小時(shí)，然后冷卻到室溫取出。e.將步驟d所得產(chǎn)物，進(jìn)行自然干燥，得到擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜。本發(fā)明不需要高溫高真空條件，對(duì)儀器設(shè)備要求低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高,易于操作。所得氯化鈉薄膜有較好的連續(xù)性和均勻性，這種新工藝容易控制目標(biāo)產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)，為制備高性能的擇優(yōu)取向的氯化鈉薄膜提供了一種成本低、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。


附圖I是150°C下經(jīng)過(guò)20小時(shí)反應(yīng)一次后所得氯化鈉薄膜的XRD圖譜，前驅(qū)體溶液的溶劑為蒸餾水和鹽酸。結(jié)果表明所得氯化鈉薄膜具有單一衍射峰，沿(200)晶面生長(zhǎng)， 具有擇優(yōu)取向[200]晶向。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例Ia.鈉鈣玻璃基片的清洗如前所述進(jìn)行清洗鈉鈣玻璃基片(大小為2mmX2mm)。b.將I. 5份CuCl2 2H20放入玻璃瓶中，加12. 2份鹽酸和29. 2份乙醇，利用超聲波振動(dòng)30min以上，使溶液中的物質(zhì)均勻混合。c.將上述溶液滴到放置在勻膠機(jī)上的鈉鈣玻璃基片上，再啟動(dòng)勻膠機(jī)，勻膠機(jī)以 200轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)5秒，以3000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)15秒，使滴上的溶液涂布均勻后，在100°C對(duì)基片進(jìn)行烘干后，再次重復(fù)滴上前述溶液和旋轉(zhuǎn)涂布后再烘干，如此重復(fù)10次，于是在鈉鈣玻璃基片上得到了一定厚度的前驅(qū)體薄膜樣品。d.將上述工藝所得的前驅(qū)體薄膜樣品放入可密閉的容器，并放入29. 2份水合聯(lián)氨，前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上使其不與聯(lián)氨接觸，將裝有前驅(qū)體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至150°C，保溫時(shí)間20小時(shí)，然后冷卻到室溫取出。e.將步驟d所得產(chǎn)物，進(jìn)行自然干燥后，即得到擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜，其相組成及生長(zhǎng)方向，如附圖I所示。實(shí)施例2a.鈉鈣玻璃基片的清洗如前所述進(jìn)行清洗鈉鈣玻璃基片(大小為2mmX2mm)。b.將2. 3份CuCl2 2H20放入玻璃瓶中，加12. 2份鹽酸和38. 7份去離子水，利用超聲波振蕩30min以上，使溶液中的物質(zhì)均勻混合。c.將上述溶液滴到放置在勻膠機(jī)上的鈉鈣玻璃基片上，再啟動(dòng)勻膠機(jī)，勻膠機(jī)以200轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)5秒，以1000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)15秒，使滴上的溶液涂布均勻后，在100°C對(duì)基片進(jìn)行烘干后，再次重復(fù)滴上前述溶液和旋轉(zhuǎn)涂布后再烘干，如此重復(fù)10次，于是在鈉鈣玻璃基片上得到了一定厚度的前驅(qū)體薄膜樣品。d.將上述工藝所得的前驅(qū)體薄膜樣品放入可密閉的容器，并放入29. 2份水合聯(lián)氨，將前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上使其不與聯(lián)氨接觸，將裝有前驅(qū)體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至200°C，保溫時(shí)間20小時(shí)，然后冷卻到室溫取出。e.將步驟d所的產(chǎn)物，進(jìn)行自然干燥，即得到擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜。
權(quán)利要求
1.一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法，包括如下順序的步驟a.鈉鈣玻璃基片的清洗；b.將I.5 3. 0份金屬氯化物放入20 100份的溶劑中，使溶液中的物質(zhì)均勻混合；c.制作外部均勻涂布步驟b所述溶液的基片，并烘干，得到前驅(qū)體薄膜樣品；d.將步驟C所得前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，將反應(yīng)容器放入烘箱中，加熱至150 200°C之間，保溫時(shí)間 10 24小時(shí)，然后冷卻到室溫取出；e.將步驟d所得產(chǎn)物，進(jìn)行自然干燥，得到擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜。
2.如權(quán)利要求I所述的一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法，其特征在于，步驟a所述清洗，是將鈉鈣玻璃基片大小為2mmX2mm，放入體積比三氯甲烷乙醇=5 I的溶液中， 超聲波清洗；再將鈉鈣玻璃片放入丙酮蒸餾水=5 I的溶液中，超聲波清洗；再在蒸餾水中將鈉鈣玻璃基片用超聲波振蕩；將上述得到的鈉鈣玻璃基片排放在玻璃皿中送入烘箱中烘干供制膜用。
3.如權(quán)利要求I所述的一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法，其特征在于，步驟b所述金屬氯化物為SnCl2 2H20、CuCl2 2H20、ZnCl2, InCl3 4H20等其中的一種，溶劑為去離子水、乙醇、乙二醇、鹽酸中的至少一種。
4.如權(quán)利要求I所述的一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法，其特征在于，步驟c所述均勻涂布的基片，是通過(guò)勻膠機(jī)旋涂，勻膠機(jī)以200 3500轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)，然后對(duì)基片進(jìn)行烘干后，再次如此重復(fù)5 15次，得到了一定厚度的前驅(qū)體薄膜樣品。
5.如權(quán)利要求I所述的一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法，其特征在于，步驟d所述密閉容器內(nèi)放入25 30份水合聯(lián)氨。
全文摘要
一種擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜的制備方法，它涉及一種薄膜材料的制備工藝。本發(fā)明通過(guò)如下步驟得到，首先清洗鈉鈣玻璃基片，然后將金屬氯化物放入溶劑中溶解，用旋涂法在鈉鈣玻璃片上得到前驅(qū)體薄膜，烘干，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，將裝有前軀體薄膜樣品的密閉容器進(jìn)行加熱，取出樣品進(jìn)行冷卻、干燥，得到擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜。本發(fā)明不需要高溫高真空條件，對(duì)儀器設(shè)備要求低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，易于操作。所得氯化鈉薄膜擇優(yōu)生長(zhǎng)且有較好的連續(xù)性和均勻性，這種新工藝容易控制目標(biāo)產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)，為制備擇優(yōu)取向氯化鈉薄膜提供了一種低成本、可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)方法。
文檔編號(hào)C03C17/22GK102602963SQ20121006259
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者劉科高, 田彬, 石磊, 紀(jì)念靜, 許斌 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)