溶膠-凝膠法制作薄膜旋涂前等離子清洗作用
文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-08-21
溶液法制備薄膜的方法包括：溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、水熱法以及電泳沉積法等，而其中的溶膠凝膠法又可細(xì)分為旋涂法和浸漬提拉法。接下來(lái)主要介紹溶膠凝膠旋涂法制備薄膜的原理及應(yīng)用。
19世紀(jì)中葉溶膠-凝膠技術(shù)便引起了科研人員的關(guān)注，溶膠-凝膠法制備薄膜是將含有需要金屬醇鹽等原料溶解到溶劑中形成前驅(qū)體溶液，前驅(qū)體溶液需經(jīng)過(guò)磁力攪拌混合均勻，最終形成透明的穩(wěn)定的溶液。之后經(jīng)過(guò)旋涂法或浸漬提拉法附著在襯底表面，再經(jīng)過(guò)一定溫度條件下的熱處理，過(guò)程形成氧化物或其它化合物薄膜。
前驅(qū)體溶液是含有我們所需的金屬離子等的原料溶于溶劑中形成的。溶膠(Sol)是在一定的溶劑介質(zhì)中分散顆粒大小在1~100nm的粒子體系，并具有液體特征，其中分散的粒子不斷地進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)，溶膠的最大特征是在光照下會(huì)產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，溶膠放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后，會(huì)發(fā)生沉淀，該過(guò)程是非可逆的，因此實(shí)驗(yàn)中配置好前驅(qū)體溶液，一般都是當(dāng)天使用，效果比較好。凝膠(Gel)是膠體粒子之間相互關(guān)聯(lián)，沒(méi)有液體的流動(dòng)性的半固態(tài)的分散體系。
溶膠-凝膠法制備薄膜通常有兩種方法，一個(gè)是浸漬提拉法，另一個(gè)常用的方法是旋涂法。浸漬提拉法是先將清洗干凈的襯底完全浸入準(zhǔn)備好的溶液中，然后把襯底從溶液中緩慢地提拉出來(lái)，同時(shí)在襯底表面覆蓋一層均勻的液體薄膜，之后隨著溶劑的揮發(fā)，在襯底表面形成一層凝膠薄膜。旋涂法主要借助勻膠機(jī)，通過(guò)滴膠、旋涂(勻膠)、溶劑揮發(fā)等過(guò)程形成薄膜，滴膠一般是通過(guò)吸管吸取部分前驅(qū)體溶液，經(jīng)過(guò)濾頭把溶液滴于洗凈的襯底上。
旋涂前等離子清洗作用
襯底對(duì)溶液的附著力對(duì)于形成均勻的穩(wěn)定的薄膜很重要，旋涂工藝中很重要的一個(gè)工藝是旋涂前襯底的清洗工作，我們發(fā)現(xiàn)，只是常規(guī)清洗過(guò)的襯底在旋涂一層溶膠前驅(qū)體后，由于襯底表面的水接觸角很大，絡(luò)合劑的存在使溶膠有一定的粘度，均勻涂覆的溶膠膜很快就會(huì)縮聚，襯底局部出現(xiàn)暴露,這樣的溶膠薄膜經(jīng)過(guò)燒結(jié)處理后的成品薄膜會(huì)存在很大的開(kāi)裂。這個(gè)問(wèn)題并不能通過(guò)多次涂覆解決。相比較于傳統(tǒng)的清洗方法，將襯底在旋涂之前用等離子清洗機(jī)清洗后可以很好的解決溶膠膜及成品薄膜開(kāi)裂大的問(wèn)題。等離子清洗是一種干法物理化學(xué)清洗技術(shù)，它是利用低真空狀態(tài)下高頻電場(chǎng)的作用，產(chǎn)生輝光放電，將工藝氣體電離成離子流，轟擊工件表面，達(dá)到清洗的目的。采用等離子清洗襯底，對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊，將有機(jī)物雜質(zhì)分解為CO2，CO排解，降低了襯底表面接觸角，增加溶膠在襯底表面的附著力。
綜上所述，溶膠-凝膠法制作薄膜旋涂前對(duì)襯底進(jìn)行一定合適時(shí)間的等離子清洗，一方面能夠去除襯底表面的污漬，另一方面可以加強(qiáng)襯底的浸水性，提高液體在襯底表面的附著力。
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