溶胶-凝胶法制作薄膜旋涂前等离子清洗作用
文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-08-21
溶液法制备薄膜的方法包括：溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热法以及电泳沉积法等，而其中的溶胶凝胶法又可细分为旋涂法和浸渍提拉法。接下来主要介绍溶胶凝胶旋涂法制备薄膜的原理及应用。
19世纪中叶溶胶-凝胶技术便引起了科研人员的关注，溶胶-凝胶法制备薄膜是将含有需要金属醇盐等原料溶解到溶剂中形成前驱体溶液，前驱体溶液需经过磁力搅拌混合均匀，最终形成透明的稳定的溶液。之后经过旋涂法或浸渍提拉法附着在衬底表面，再经过一定温度条件下的热处理，过程形成氧化物或其它化合物薄膜。
前驱体溶液是含有我们所需的金属离子等的原料溶于溶剂中形成的。溶胶(Sol)是在一定的溶剂介质中分散颗粒大小在1~100nm的粒子体系，并具有液体特征，其中分散的粒子不断地进行布朗运动，溶胶的最大特征是在光照下会产生丁达尔效应，溶胶放置时间过长后，会发生沉淀，该过程是非可逆的，因此实验中配置好前驱体溶液，一般都是当天使用，效果比较好。凝胶(Gel)是胶体粒子之间相互关联，没有液体的流动性的半固态的分散体系。
溶胶-凝胶法制备薄膜通常有两种方法，一个是浸渍提拉法，另一个常用的方法是旋涂法。浸渍提拉法是先将清洗干净的衬底完全浸入准备好的溶液中，然后把衬底从溶液中缓慢地提拉出来，同时在衬底表面覆盖一层均匀的液体薄膜，之后随着溶剂的挥发，在衬底表面形成一层凝胶薄膜。旋涂法主要借助匀胶机，通过滴胶、旋涂(匀胶)、溶剂挥发等过程形成薄膜，滴胶一般是通过吸管吸取部分前驱体溶液，经过滤头把溶液滴于洗净的衬底上。
旋涂前等离子清洗作用
衬底对溶液的附着力对于形成均匀的稳定的薄膜很重要，旋涂工艺中很重要的一个工艺是旋涂前衬底的清洗工作，我们发现，只是常规清洗过的衬底在旋涂一层溶胶前驱体后，由于衬底表面的水接触角很大，络合剂的存在使溶胶有一定的粘度，均匀涂覆的溶胶膜很快就会缩聚，衬底局部出现暴露,这样的溶胶薄膜经过烧结处理后的成品薄膜会存在很大的开裂。这个问题并不能通过多次涂覆解决。相比较于传统的清洗方法，将衬底在旋涂之前用等离子清洗机清洗后可以很好的解决溶胶膜及成品薄膜开裂大的问题。等离子清洗是一种干法物理化学清洗技术，它是利用低真空状态下高频电场的作用，产生辉光放电，将工艺气体电离成离子流，轰击工件表面，达到清洗的目的。采用等离子清洗衬底，对材料表面进行冲击，将有机物杂质分解为CO2，CO排解，降低了衬底表面接触角，增加溶胶在衬底表面的附着力。
综上所述，溶胶-凝胶法制作薄膜旋涂前对衬底进行一定合适时间的等离子清洗，一方面能够去除衬底表面的污渍，另一方面可以加强衬底的浸水性，提高液体在衬底表面的附着力。
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