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氧化铟的主要应用

发布日期:2019/4/25 13:41:42

背景及概述[1]

氧化铟为黄色片状立方或红棕色晶体。相对密度7.179,熔点1910℃,850℃时挥发,不溶于水,易溶于酸。溶于碱生成铟酸盐。温度高于850℃以上转变成四氧化三铟。将硝酸铟加热分解,或氢氧化铟灼烧脱水均可制得。用于制造玻璃,其它铟盐的制备。In2O3(Indiumoxide,氧化铟)是一种n型透明半导体材料,具有较宽禁带宽度、低电阻率和高催化活性,在光电领域、气敏、催化剂方面广泛应用。当氧化铟尺寸达到纳米级别时除了具有上述特点外,还具有纳米材料的表面效应、量子效应和量子隧道效应,并可产生奇异的力学、电学、磁学、光学、热学和化学特性,在国防、电子、化工、冶金、航空、医药等领域具有重要应用价值。现有技术中,纳米级氧化铟常用制备方法为溶胶-凝胶法。其主要制备过程为,用含高化学活性组分的化合物作前躯体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

应用[2-5]

氧化铟主要用于碱锰电池代汞缓蚀剂和消气剂,亦广泛应用于有色玻璃、陶瓷、化学试剂等传统领域。近年来大量应用于光电行业等高新技术领域和军事领域,特别适用于加工铟锡氧化物(ITO)靶材,制造透明电极和透明热反射体材料,用于生产平面液晶显示器和除雾冰器。是当今信息高科技领域的研究热点之一。

1)制备一种非晶氧化铟锌/氧化铟纳米晶同质复合薄膜晶体管,以非晶氧化铟锌/氧化铟纳米晶同质复合薄膜为半导体沟道层,在复合薄膜中,复合的纳米氧化铟和氧化铟锌的摩尔比为0.5%~1%。将0.5%~1%摩尔比的氧化铟纳米颗粒加入到铟盐-锌盐复合胶体溶液中,利用旋涂法和煅烧,制备出高性能的氧化铟锌薄膜,再将其进行微纳加工如光刻、刻蚀、再光刻以及电极的蒸镀和剥离制备出复合型薄膜场效应晶体管。通过控制工艺条件,可以得到具有高迁移率的场效应晶体管,并且使其具备较高的透光性能。制备方法成本低廉,可实现大规模批量生产。

2)制备一种氧化铟纳米晶,将基板置入蒸发炉腔室中的基板架上,同时将氧化铟原料置入所述腔室中的坩埚中;加热氧化铟原料,使其溶解、并部分挥发分解为金属铟蒸汽,金属铟蒸汽挥发至所述基板处,冷凝形成金属液滴;继续加热所述氧化铟原料挥发出氧化铟蒸汽,使氧化铟蒸汽挥发至金属液滴处,金属液滴作为纳米晶生长的催化剂,不断溶解氧化铟,至过饱和状态,便会在所述金属液滴内析出氧化铟晶核,最终形成一维或准一维柱状氧化铟纳米晶。本实施所提出的氧化铟纳米晶生长方法,以氧化铟原料中分解形成的铟液滴为催化剂生长纳米晶,容易获得大面积纯度高纳米晶;在生长过程中,只用到氧化铟一种原料,工艺过程简单且安全。

3)制备一种氧化铟透明半导体薄膜。包括如下步骤:称取可溶性的铟盐,量取溶剂,配置浓度为0.01-0.5摩尔/升的氧化铟前驱体溶液,经过0.1-3小时的磁力搅拌和超声分散形成澄清透明的氧化铟前驱体溶液;制备氧化铟薄膜:将氧化铟前驱体溶液涂覆到清洗好的衬底上形成氧化铟前驱体薄膜,进行50-150℃的预热处理,然后经过一定功率、时间和温度的光波退火,根据氧化铟薄膜的厚度要求可多次涂覆前驱体氧化铟溶液并退火处理,即得到氧化铟透明半导体薄膜。本发明所得氧化铟薄膜在晶体管、存储器、太阳能电池等信息能源领域有重要应用前景。通过本发明的工艺可以避免通常的高温溶液工艺、工艺周期长或昂贵设备等,成本低,适合工业化大规模生产。

制备[2]

将500g4N的铟在160℃熔融,经水淬得到铟花,取出与硝酸反应,即在不断搅拌的条件下缓慢加入浓度(wt%)为68%的硝酸约500mL,并加适量电导率小于500us/cm、可溶性SiO2低于0.02mg/L的水、得到In3+浓度为1.5mol/L硝酸铟溶液;450mL质量浓度为27%的氨水与1350mL水按体积比为1∶3配制得到氨水溶液,其重量浓度为6.2%。将上述硝酸铟溶液和氨水溶液在不断搅拌条件下同时加入有电导率小于500us/cm、可溶性SiO2低于0.02mg/L的水做底液的反应器中,控制反应体系温度90℃,过程pH为4.0,终点pH为5.0,加完后再反应30min,过滤,得到白色滤饼。经浆洗3次,淋洗2次,所得白色滤饼在恒温干燥箱中于90℃干燥6小时烘干;冷却后制粉,然后放入设置温度为160℃恒温干燥箱中干燥5小时,冷却后打包,得到外观为白色、粒度为1.12μm的电池级氢氧化铟;上述氢氧化铟放入设置温度为400℃煅烧炉中煅烧5小时,冷却制粉,得到外观为淡黄色、粒度为1.06μm的电池级氧化铟。

主要参考资料

[1] 无机化合物辞典

[2] CN201010583755.0一种电池级氢氧化铟和氧化铟的制备方法

[3] CN201110443501.3非晶氧化铟锌/氧化铟纳米晶同质复合薄膜晶体管及其制备方法

[4] CN201610198143.7一种氧化铟纳米晶及其生长方法

[5] CN201610821771.6一种氧化铟透明半导体薄膜的低温溶液制备方法

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