一种氧化锌—一氧化铅复合抗菌薄膜制备方法与流程

一种氧化锌
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一氧化铅复合抗菌薄膜制备方法
技术领域
1.本发明涉及医疗器械表面抗菌领域，具体涉及一种zno/pdo复合表面抗菌薄膜及其制备方法，能应用于医疗器械表面，提升抗菌质量和寿命，降低功耗和成本。


背景技术：

2.sed(surface-conduction electron-emitter display，表面传导电子发射显示器)属于高真空器件，对经过电形成过程和激活过程制备完成的表面传导电子发射源(sce，surface-conduction electron-emitter)薄膜两端施加一定的器件电压vf，sce薄膜的纳米缝隙表面附近形成超高电场，促使sce薄膜的内部电子因量子遂穿效应而越过固体表面势垒，形成一定的场致发射电流，称为器件电流if。在阳极高压va的作用下，部分遂穿电子向上运动到达阳极形成一定的有效发射电流ie，高动能的电子轰击阳极板上的荧光粉发出可见光，从而完成场致发射和电致发光的过程。由此可见，sce上使用的表面传导电子发射薄膜是sed器件的核心，提高表面抗菌薄膜的发射效率，能够有效降低sed器件的功耗和成本、提高医疗器械表面抗菌质量和寿命，故而对表面抗菌涂层的研究具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种zno/pdo复合表面抗菌薄膜及其制备方法，能够有效提高发射效率，提升器件的显示质量及寿命，降低功耗和成本。
4.为了实现上述目的，本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜，包括pdo膜层，pdo膜层上设置有zno籽晶层，zno籽晶层上生长有方向能够调控的zno纳米线层，zno纳米线层经过电形成过程能够产生具有许多发射尖端的纳米裂缝，使纳米裂缝处的电场增强。
5.本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：1)通过射频反应磁控溅射法在经过抛光处理的si基片上沉积pdo膜层；2)通过射频反应磁控溅射法在沉积有pdo膜层的si基片上沉积zno籽晶层；3)通过低温水浴法在zno籽晶层上按照电子发射方向生长zno纳米线。
6.所述的步骤1)在沉积pdo膜层时：溅射温度为25℃，本底真空低于5
×
10-4pa，将纯度均为99.99％的氩气与氧气制成混合气体与纯度为99.99％的金属pd靶反应溅射，混合气体中的氧气所占比例为35％～75％，溅射气压为0.3pa～0.5pa，pd靶的溅射功率为80～100w，沉积时间为50s～100s。
7.所述的步骤2)在沉积zno籽晶层时：溅射温度为25℃，本底真空低于5
×
10-4pa，将纯度均为99.99％的氩气与氧气制成混合气体与纯度为99.99％的金属zn靶反应溅射，混合气体中氧气所占的比例为35％～75％，溅射气压为0.3pa～0.5pa，zn靶溅射功率为120～180w，沉积时间为100s～1000s。
8.射频反应磁控溅射法采用的仪器为ulvac制造的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪。
9.将经过步骤2)得到的基片放入生长液中再进行低温水浴加热生长zno纳米线，所述的生长液为5mm分析纯的乙酸锌溶液与5mm分析纯的六次甲基四胺溶液组成的混合溶步骤3)中的水浴温度为60℃～100℃。
10.步骤3)中的水浴时间为3000s～8000s。
11.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：zno/pdo复合表面抗菌薄膜经过电形成过程能够产生纳米裂缝，纳米裂缝处具有许多纳米线发射尖端，继而使得纳米裂缝处的电场加强，复合表面抗菌薄膜的抗菌系数提高，应用于医疗器械表面时，能够降低器件的成本，也使得器件抗菌性能和工作寿命得到提升。通过高真空电子发射测试平台对使用本发明制备得到的sed器件样品进行电形成，即电子发射性能测试，得出具有zno纳米线层的复合表面抗菌薄膜具有高的电子发射效率。
12.与现有技术相比，本发明的制备方法操作简单，通过射频反应磁控溅射法完成pdo膜层与zno籽晶层的沉积，再通过低温水浴法在zno籽晶层上按照电子发射方向生长zno纳米线即可，射频反应磁控溅射法与低温水浴法实施过程易控，制备成品率高。
附图说明
13.图1应用本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜的sed测试器件结构示意图。
14.图2本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜纳米裂缝的发射示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
16.参见图1-2，本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜包括pdo膜层，pdo膜层上设置有zno籽晶层，zno籽晶层上生长有方向能够调控的zno纳米线层，zno纳米线层经过电形成过程能够产生具有许多发射尖端的纳米裂缝，使纳米裂缝处的电场增强。
17.实施例1本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：采用日本真空(ulvac)的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪沉积pdo膜层，靶材为pd靶。溅射本底真空度为1
×
10-4pa，溅射过程中的工作气体为ar和o2的混合气体，纯度均为99.999％，通入的气体流量比为ar：o2＝4：1，工作气压为0.3pa；pd靶溅射功率为射频100w，预溅射时间为15min，沉积时间为60s。之后利用日本真空(ulvac)的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪沉积zno籽晶层，靶材为zn靶。溅射本底真空度为1
×
10-4pa，溅射过程中的工作气体为ar和o2混合气体，纯度均为99.999％，通入的气体流量比为ar：o2＝4：1，工作气压为0.3pa；zn靶溅射功率为射频150w，预溅射时间为15min，沉积时间分别为60s。最后将沉积了zno籽晶层的基片放入装生长液(生长液为5mm的乙酸锌(zn(ch3coo)2
·
2h2o)(分析纯)和5mm的六次甲基四胺(c6h12n4)(分析纯)的混合溶液)的烧杯中，然后对烧杯水浴加热，水浴温度为80℃，水浴时间为3600s，获得zno纳米线层。所得pdo膜层的厚度为6nm，zno籽晶层的厚度为9nm，所述zno纳米线层的厚度为81nm。本发明采用zno/pdo复合表面抗菌薄膜的sed测试器件包括有若干sce单元1。sce单元1由器件电极2(其材质为金属ni-cu-ni复合薄膜)和zno/pdo复合表面抗菌薄膜3构成，其中，zno/pdo复合表面抗菌薄膜3的各层构成及厚度如上所述。电形成的流程如下：将sed器件样品放入真空度高于6*10-6的真空室内，
在电极两端施加幅值渐增的三角脉冲电压，使得器件电流if逐渐减小至零，此时抗菌薄膜内部形成纳米裂缝。当sed器件纳米裂缝形成后，在真空测试系统中进行抗菌特性的测试。
18.实施例2本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：采用日本真空(ulvac)的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪沉积pdo膜层，靶材为pd靶。溅射本底真空度为9.5
×
10-5pa，溅射过程中的工作气体为ar和o2混合气体，纯度均为99.999％，通入的气体流量比为ar：o2＝4：1，工作气压为0.33pa；pd靶溅射功率为射频100w，预溅射时间为15min，沉积时间为60s。之后利用日本真空(ulvac)的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪沉积zno籽晶层，靶材为zn靶。溅射本底真空度为1.2
×
10-4pa，溅射过程中的工作气体为ar和o2混合气体，纯度均为99.999％，通入的气体流量比为ar：o2＝4：1，工作气压为0.31pa；zn靶溅射功率为射频150w，预溅射时间为15min，沉积时间分别为180s。最后将沉积了zno籽晶层的基片放入装生长液(生长液为5mm的乙酸锌(zn(ch3coo)2
·
2h2o)(分析纯)和5mm的六次甲基四胺(c6h12n4)(分析纯)的混合溶液)的烧杯中，然后对烧杯水浴加热，水浴温度为80℃，水浴时间为5400s，以此获得zno纳米线层。所得pdo膜层的厚度为6nm，zno籽晶层的厚度为27nm，zno纳米线层的厚度为120nm。采用zno/pdo复合表面传导电子发射膜的sed测试器件包括若干sce单元1。sce单元1由器件电极2(其材质为金属ni-cu-ni复合薄膜)和zno/pdo复合表面抗菌薄膜3构成，其中，zno/pdo复合表面抗菌薄膜3的各层构成及厚度如上所述。电形成的流程如下：将sed器件样品放入真空度高于6*10-6的真空室内，在电极两端施加幅值渐增的三角脉冲电压，使得器件电流if逐渐减小至零，此时电子发射膜内部形成纳米裂缝。当sed器件纳米裂缝形成后，在真空测试系统中进行电子发射特性的测试。
19.实施例3本发明zno/pdo复合表面抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：采用日本真空(ulvac)的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪沉积pdo膜层，靶材为pd靶。溅射本底真空度为9.8
×
10-5pa，溅射过程中的工作气体为ar和o2混合气体，纯度均为99.999％，通入的气体流量比为ar：o2＝4：1，工作气压为0.32pa；pd靶溅射功率为射频100w，预溅射时间为15min，沉积时间为60s。之后利用日本真空(ulvac)的acs-4000-c4型多功能磁控溅射仪沉积zno籽晶层，靶材为zn靶。溅射本底真空度为1.1
×
10-4pa，溅射过程中的工作气体为ar和o2混合气体，纯度均为99.999％，通入的气体流量比为ar：o2＝4：1，工作气压为0.3pa；zn靶溅射功率为射频150w，预溅射时间为15min，沉积时间分别为600s。最后将沉积了zno籽晶层的基片放入装生长液(生长液为5mm的乙酸锌(zn(ch3coo)2
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2h2o)(分析纯)和5mm的六次甲基四胺(c6h12n4)(分析纯)的混合溶液)的烧杯中，然后对烧杯水浴加热，水浴温度为80℃，水浴时间为7200s，以此获得zno纳米线层。所得pdo膜层的厚度为6nm，zno籽晶层的厚度为54nm，zno纳米线层的厚度为170nm。采用zno/pdo复合表面抗菌薄膜的sed测试器件包括若干sce单元1。sce单元1由器件电极2(其材质为金属ni-cu-ni复合薄膜)和zno/pdo复合表面抗菌薄膜3构成，其中，zno/pdo复合表面抗菌薄膜3的各层构成及厚度如上所述。电形成的流程如下：将sed器件样品放入真空度高于6*10-6的真空室内，在电极两端施加幅值渐增的三角脉冲电压，使得器件电流if逐渐减小至零，此时抗菌薄膜内部形成纳米裂缝。当sed器件纳米裂缝形成后，在真空测试系统中进行抗菌特性的测试。
20.表1.不同样品的发射效率对比通过对生长有不同厚度zno纳米线层的zno/pdo复合表面抗菌薄膜与未生长zno纳米线层的发射膜测试数据比较，得知：1、随着zno籽晶层沉积时间增加，薄膜平均厚度和zno籽晶层的平均厚度均逐渐增加。2、利用高真空电子发射测试平台对zno/pdo复合表面抗菌薄膜制备的sed器件样品进行电形成，即电子发射性能测试，可见具有zno纳米线层的复合表面抗菌薄膜具有高的抗菌性能。