一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法
2023-08-13 09:59:26 1
一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法
【專利摘要】本發明公開了一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，包括：步驟1：提供物質A和物質B；步驟2：將物質A加入物質B中，形成溶液或懸浮液；步驟3：根據需要再加入物質C形成混合液；步驟4：連接好電泳裝置和穩壓電源進行電泳；步驟5：對電泳後的導電陶瓷進行風乾或烘乾處理即可獲得功能薄膜。本發明以導電陶瓷為基底作為電泳的電極，不僅為電泳形成的功能薄膜提供了剛性基體，而且可與功能薄膜一起在高溫下進行熱處理，避免使用價格昂貴的鉑等貴金屬電極，降低了生產成本，且製得的功能薄膜品質優良。
【專利說明】—種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種製備薄膜的方法，尤其涉及一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法。
【背景技術】
[0002]介質薄膜以其優良的絕緣性能和介電性能在半導體集成電路、薄膜混合集成電路以及一些薄膜化元器件中得到廣泛應用。長期以來，人們對介質薄膜的製備做了很多的研究，其中發現電泳沉積方法較化學氣相沉積、物理氣相沉積、溶膠一凝膠、流延成型和電沉積方法有操作簡單、沉積速率高、膜厚可控、設備簡單、可以在複雜形貌的襯底上製備均勻的沉積層等優點，近年來已被廣泛應用於製備各種介質膜層和複合材料。
[0003]對於電泳而言，一個重要的條件是沉積膜層的襯底要能夠導電，現有的基底多為金屬、導電玻璃、碳或者石墨，電泳沉積在一定程度上受制於基底的導電性，並且大部分使用的貴金屬價格昂貴，造成了成本增加。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，本發明以導電陶瓷為基底作為電泳的電極，擴大了電泳電極的適用範圍，實現了在陶瓷基底上形成多種功能薄膜，擴展了功能薄膜的應用範圍，可通過對電泳電壓和電泳時間的設置來調節功能薄膜的厚度，且製得的功能薄膜品質優良，降低了生產成本。
[0005]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，所述功能薄膜包括Al、B1、Mo、Cu、Mg、Nb、Fe、Zn、A1203、Bi203、CuO> CeO2> MgO、MgB、TiO2> ZnO> V2O5> ZrO2、A1203/N、Al2O3/ZrO2, B1-Mo、Bi_Cu、N1-Cu, T1-W、BaTiO3' SrTiO3, (Ba1^xSrx)TiO3, PbTi03、Pb (ZrxTi1J O3,CaCu3Ti4O12^ Bi2Mo3O12等功能薄膜,包括如下步驟:
步驟1:以含有Al、B1、Mo、Cu、Mg、Nb、Fe、Zn、Mo、N1、W、Ti等金屬離子的物質中的一種或一種以上組合或者以含有 A1203、Bi203、CuO, Ce02、MgO、MgB、TiO2, ZnO, V2O5, ZrO2、Al2O3/N、Al203/Zr02、BaTiO3, SrTiO3, (Ba1^xSrx) TiO3, PbTiO3, Pb (ZrxTi1J 03、CaCu3Ti4O12, Bi2Mo3O12等物質中的一種或一種以上組合作為物質A，以硝酸、鹽酸、硫酸、乙酸、乙醇、無水乙醇、異丙醇、丙酮、丙烯酸、馬來酸、二乙醇胺、乙醯丙酮等物質中的一種或一種以上組合作為物質B ；
步驟2:將物質A加入物質B中，在常溫、常壓下通過攪拌、超聲、球磨中一種或一種以上工藝形成濃度為0.01mol/L~0.15mol/L的物質A的溶液或懸浮液；
步驟3:在配製好的溶液或懸浮液中，根據需要加入物質C，所述的物質C為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸二鉀、乙二醇甲醚、氨水等物質中的一種或一種以上組合，並通過攪拌或超聲或球磨工藝獲得濃度為0.01mol/L~0.12mol/L均勻混合液；若不需要加入物質C，則省去步驟3 ；步驟4:連接好電泳裝置和穩壓電源，以導電陶瓷為基底作為電泳的一個極板，電泳的另一個板極為鉬金鈦網或不鏽鋼或石墨或黃金材料，電泳電壓設置為IV~15V，且保持一個穩定的值，電泳時間Imin~30min，電泳結束之後關閉電源，取出導電陶瓷基底；
步驟5:將電泳後取出的導電陶瓷基底在常溫、常壓下自然風乾或者在100°C下烘乾，即可得到厚度為0.05 μ m~100 μ m的功能薄膜。
[0006]進一步，作為基底的所述導電陶瓷為ZnO、SnO、TiO2, V2O5, Cr2O3> Mn2O3> NiO、FeO、CoO、半導化的 CaTi03、BaTiO3, SrTiO3, PbTiO3, BaSnO3 等導電陶瓷中的一種。
[0007]與現有技術相比，本發明以導電陶瓷為基底作為電泳的電極，不僅為電泳形成的功能薄膜提供了剛性基體，而且可與功能薄膜一起在高溫下進行熱處理，避免使用價格昂貴的鉬等貴金屬電極，降低了生產成本，且製得的功能薄膜品質優良。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的電泳裝置和原理示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和具體實施例對本發明對本發明進行詳細說明。
[0010]實施例1
當所述功能薄膜為Al、B1、Mo、Cu、Mg、Nb、Fe、Zn、Mo、N1、W、Ti等功能薄膜時，以製備Bi功能薄膜為例來說明一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，包括以下步驟:步驟1:以硝酸鉍作為物質A，以稀硝酸作為物質B ；
步驟2:將物質A加入到物質B中，在常溫、常壓下通過攪拌充分溶解後，得到澄清透明的濃度為0.13mol/L的Bi離子溶液；
步驟3:在配製好的Bi離子溶液中加入物質C，所述的物質C為乙二胺四乙酸二鈉溶液及氨水的組合，通過攪拌充分溶解形成濃度為0.lmol/L的澄清透明的Bi離子絡合物溶液；
步驟3:連接好電泳裝置(如圖1)和穩壓電源，以SrTiO3導電陶瓷為基底作為電泳的一個極板，電泳的另一個板極為鉬金鈦網材料，電泳電壓設置為8V,且保持一個穩定的值，電泳時間30min，電泳結束之後關閉電源，取出導電陶瓷基底；
步驟4:將電泳後取出的導電陶瓷基底在常溫、常壓下自然風乾，即可得到厚度為35 μ m~38 μ m的Bi功能薄膜。
[0011]實施例2
當所述功能薄膜為 A1203>Bi203>CuO>CeO2>MgO>MgB>TiO2>ZnO>V2O5>ZrO2 等功能薄膜時，以製備ZnO功能薄膜為例來說明一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，包括以下步驟:
步驟1:以ZnO粉體作為物質A，以無水乙醇、異丙醇和二乙醇胺按體積比為1:1:1的組合作為物質B ；
步驟2:將物質A加入物質B中，在常溫、常壓下通過攪拌形成濃度為0.15mol/L的ZnO懸浮液，再通過球磨10小時，得到穩定的ZnO懸浮液； 步驟3:連接好電泳裝置(如圖1)和穩壓電源，以TiO2導電陶瓷為基底作為電泳的一個極板，電泳的另一個板極為不鏽鋼材料，電泳電壓設置為15V,且保持一個穩定的值，電泳時間15min，電泳結束之後關閉電源，取出導電陶瓷基底；
步驟4:將電泳後取出的導電陶瓷基底在100°C下烘乾lOmin，即可得到厚度為
3.2 μ m~3.5 μ m的ZnO功能薄膜。
[0012]實施例3
當所述功能薄膜為 A1203/N、Al203/Zr02> B1-Cu、B1-Mo> Mo-Ti > Ni_Cu、T1-W 等功能薄膜時，以製備B1-Cu功能薄膜為例來說明一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，包括以下步驟:
步驟1:以硝酸鉍和硝酸銅按摩爾比為1:1的組合作為物質A，以稀硝酸作為物質B ;步驟2:將物質A加入物質B中，在常溫、常壓下通過攪拌充分溶解後，形成濃度均為0.05mol/L的Bi離子和Cu離子的混合溶液；
步驟3:在配製好的Bi離子和Cu離子的溶液中需要加入物質C，所述的物質C為乙二胺四乙酸二鈉和氨水中的組合，並通過攪拌充分溶解形成Bi和Cu離子溶液濃度均為
0.05mol/L的澄清透明絡合物混合溶液；
步驟4:連接好電泳裝 置(如圖1)和穩壓電源，以BaSnO3導電陶瓷為基底作為電泳的一個極板，電泳的另一個板極為石墨材料，電泳電壓設置為15V,且保持一個穩定的值，電泳時間30min，電泳結束之後關閉電源，取出導電陶瓷基底；
步驟5:將電泳後取出的導電陶瓷基底在常溫、常壓下自然風乾，即可得到厚度為98 μ m~100 μ m的B1-Cu功能薄膜。
[0013]實施例4
當所述功能薄膜為 BaTiO3' SrTiO3' (Ba1^xSrx) Ti03、PbTi03、Pb (ZrxTi1J O3> CaCu3Ti4O12'Bi2Mo3O12等功能薄膜時，以製備BaTiO3功能薄膜為例來說明一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，包括以下步驟:
步驟I =BaTiO3粉體作為物質A ;無水乙醇和乙醯丙酮按體積比1.5:1的組合作為物質
B ；
步驟2:將物質A加入物質B中，在常溫、常壓下通過攪拌形成濃度為0.01mol/L的懸浮液，並對懸浮液進行超聲分散，最後對懸浮液進行球磨5小時，得到穩定的懸浮液；
步驟3:連接好電泳裝置(如圖1)和穩壓電源，以PbTiO3導電陶瓷為基底作為電泳的一個極板，電泳的另一個板極為石墨材料，電泳電壓設置為IV,且保持一個穩定的值，電泳時間2min，電泳結束之後關閉電源，取出導電陶瓷基底；
步驟4:將電泳後取出的導電陶瓷基底在常溫、常壓下自然風乾或者在100°C下烘乾，即可得到厚度為0.05 μ m~0.06 μ m的BaTiO3功能薄膜。
[0014]以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
【權利要求】
1.一種以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，所述功能薄膜包括Al、B1、Mo、Cu、Mg、Nb、Fe、Zn、A1203、Bi203、CuO> CeO2> MgO> MgB> TiO2> ZnO> V2O5> ZrO2、A1203/N、Al2O3/ZrO2, B1-Mo、Bi_Cu、N1-Cu, T1-W、BaTiO3' SrTiO3, (Ba1^xSrx)TiO3, PbTi03、Pb (ZrxTi1J O3,CaCu3Ti4O12^Bi2Mo3O12功能薄膜，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟1:以含有Al、B1、Mo、Cu、Mg、Nb、Fe、Zn、Mo、N1、W、Ti金屬離子的物質中的一種或一種以上組合或者以含有 A1203、Bi203、CuO, Ce02、MgO、MgB、TiO2, ZnO, V2O5, ZrO2、A1203/N、Al203/Zr02、BaTiO3, SrTiO3, (Ba1^xSrx) TiO3, PbTiO3, Pb (ZrxTi1J 03、CaCu3Ti4O12, Bi2Mo3O12 的物質中的一種或一種以上組合作為物質A，以硝酸、鹽酸、硫酸、乙酸、乙醇、無水乙醇、異丙醇、丙酮、丙烯酸、馬來酸、二乙醇胺、乙醯丙酮中的一種或一種以上組合作為物質B ; 步驟2:將物質A加入物質B中，在常溫、常壓下通過攪拌、超聲、球磨中一種或一種以上工藝形成濃度為0.01mol/L~0.15mol/L的物質A的溶液或懸浮液； 步驟3:在配製好的溶液或懸浮液中，根據需要加入物質C，所述的物質C為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸二鉀、乙二醇甲醚、氨水中的一種或一種以上組合,並通過攪拌或超聲或球磨工藝獲得濃度為0.01mol/L~0.12mol/L均勻混合液；若不需要加入物質C，則省去步驟3 ； 步驟4:連接好電泳裝置和穩壓電源，以導電陶瓷為基底作為電泳的一個極板，電泳的另一個板極為鉬金鈦網或不鏽鋼或石墨或黃金材料，電泳電壓設置為IV~15V，且保持一個穩定的值，電泳時間Imin~30min，電泳結束之後關閉電源，取出導電陶瓷基底； 步驟5:將電泳後取出的導電陶瓷基底在常溫、常壓下自然風乾或者在100°C下烘乾，即可得到厚度為0.05 μ m~100 μ m的功能薄膜。
2.如權利要求1所述的以導電陶瓷為基底電泳製備功能薄膜的方法，其特徵在於:作為基底的所述導電陶瓷為 Zn0、Sn0、Ti02、V205、Cr203、Mn203、Ni0、Fe0、Co0、半導化的 CaTi03、BaTi03、SrTi03、PbTi03、BaSnO3 導電陶瓷中的一種。
【文檔編號】C25D13/12GK103924281SQ201410173140
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月26日 優先權日:2014年4月26日
【發明者】丁明建, 莊彤, 楊俊鋒, 馮毅龍 申請人:廣州天極電子科技有限公司