1312-43-2 / 氧化銦的主要應用

背景及概述^[1]

氧化銦為黃色片狀立方或紅棕色晶體。相對密度7.179，熔點1910℃，850℃時揮發，不溶于水，易溶于酸。溶于堿生成銦酸鹽。溫度高于850℃以上轉變成四氧化三銦。將硝酸銦加熱分解，或氫氧化銦灼燒脫水均可制得。用于制造玻璃，其它銦鹽的制備。In2O3（Indiumoxide，氧化銦）是一種n型透明半導體材料，具有較寬禁帶寬度、低電阻率和高催化活性，在光電領域、氣敏、催化劑方面廣泛應用。當氧化銦尺寸達到納米級別時除了具有上述特點外，還具有納米材料的表面效應、量子效應和量子隧道效應，并可產生奇異的力學、電學、磁學、光學、熱學和化學特性，在國防、電子、化工、冶金、航空、醫藥等領域具有重要應用價值。現有技術中，納米級氧化銦常用制備方法為溶膠-凝膠法。其主要制備過程為，用含高化學活性組分的化合物作前軀體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩定的透明溶膠體系，溶膠經膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網絡結構的凝膠，凝膠網絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經過干燥、燒結固化制備出分子乃至納米亞結構的材料。

應用^[2-5]

氧化銦主要用于堿錳電池代汞緩蝕劑和消氣劑，亦廣泛應用于有色玻璃、陶瓷、化學試劑等傳統領域。近年來大量應用于光電行業等高新技術領域和軍事領域，特別適用于加工銦錫氧化物(ITO)靶材，制造透明電極和透明熱反射體材料，用于生產平面液晶顯示器和除霧冰器。是當今信息高科技領域的研究熱點之一。

1）制備一種非晶氧化銦鋅/氧化銦納米晶同質復合薄膜晶體管，以非晶氧化銦鋅/氧化銦納米晶同質復合薄膜為半導體溝道層，在復合薄膜中，復合的納米氧化銦和氧化銦鋅的摩爾比為0.5%~1%。將0.5%~1%摩爾比的氧化銦納米顆粒加入到銦鹽-鋅鹽復合膠體溶液中，利用旋涂法和煅燒，制備出高性能的氧化銦鋅薄膜，再將其進行微納加工如光刻、刻蝕、再光刻以及電極的蒸鍍和剝離制備出復合型薄膜場效應晶體管。通過控制工藝條件，可以得到具有高遷移率的場效應晶體管，并且使其具備較高的透光性能。制備方法成本低廉，可實現大規模批量生產。

2）制備一種氧化銦納米晶，將基板置入蒸發爐腔室中的基板架上，同時將氧化銦原料置入所述腔室中的坩堝中；加熱氧化銦原料，使其溶解、并部分揮發分解為金屬銦蒸汽，金屬銦蒸汽揮發至所述基板處，冷凝形成金屬液滴；繼續加熱所述氧化銦原料揮發出氧化銦蒸汽，使氧化銦蒸汽揮發至金屬液滴處，金屬液滴作為納米晶生長的催化劑，不斷溶解氧化銦，至過飽和狀態，便會在所述金屬液滴內析出氧化銦晶核，最終形成一維或準一維柱狀氧化銦納米晶。本實施所提出的氧化銦納米晶生長方法，以氧化銦原料中分解形成的銦液滴為催化劑生長納米晶，容易獲得大面積純度高納米晶；在生長過程中，只用到氧化銦一種原料，工藝過程簡單且安全。

3）制備一種氧化銦透明半導體薄膜。包括如下步驟：稱取可溶性的銦鹽，量取溶劑，配置濃度為0.01-0.5摩爾/升的氧化銦前驅體溶液，經過0.1-3小時的磁力攪拌和超聲分散形成澄清透明的氧化銦前驅體溶液；制備氧化銦薄膜：將氧化銦前驅體溶液涂覆到清洗好的襯底上形成氧化銦前驅體薄膜，進行50-150℃的預熱處理，然后經過一定功率、時間和溫度的光波退火，根據氧化銦薄膜的厚度要求可多次涂覆前驅體氧化銦溶液并退火處理，即得到氧化銦透明半導體薄膜。本發明所得氧化銦薄膜在晶體管、存儲器、太陽能電池等信息能源領域有重要應用前景。通過本發明的工藝可以避免通常的高溫溶液工藝、工藝周期長或昂貴設備等，成本低，適合工業化大規模生產。

制備^[2]

將500g4N的銦在160℃熔融，經水淬得到銦花，取出與硝酸反應，即在不斷攪拌的條件下緩慢加入濃度(wt％)為68％的硝酸約500mL，并加適量電導率小于500us/cm、可溶性SiO2低于0.02mg/L的水、得到In3+濃度為1.5mol/L硝酸銦溶液；450mL質量濃度為27％的氨水與1350mL水按體積比為1∶3配制得到氨水溶液，其重量濃度為6.2％。將上述硝酸銦溶液和氨水溶液在不斷攪拌條件下同時加入有電導率小于500us/cm、可溶性SiO2低于0.02mg/L的水做底液的反應器中，控制反應體系溫度90℃，過程pH為4.0，終點pH為5.0，加完后再反應30min，過濾，得到白色濾餅。經漿洗3次，淋洗2次，所得白色濾餅在恒溫干燥箱中于90℃干燥6小時烘干；冷卻后制粉，然后放入設置溫度為160℃恒溫干燥箱中干燥5小時，冷卻后打包，得到外觀為白色、粒度為1.12μm的電池級氫氧化銦；上述氫氧化銦放入設置溫度為400℃煅燒爐中煅燒5小時，冷卻后制粉，得到外觀為淡黃色、粒度為1.06μm的電池級氧化銦。

主要參考資料

[1] 無機化合物辭典

[2] CN201010583755.0一種電池級氫氧化銦和氧化銦的制備方法

[3] CN201110443501.3非晶氧化銦鋅/氧化銦納米晶同質復合薄膜晶體管及其制備方法

[4] CN201610198143.7一種氧化銦納米晶及其生長方法

[5] CN201610821771.6一種氧化銦透明半導體薄膜的低溫溶液制備方法