陰極電沉積法制備ZnO薄膜的微結(jié)構(gòu)及其性能表征.pdf

1、ZnO是一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，有著優(yōu)異的性能，在光電、鐵電、熱電、壓電等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。陰極電沉積法制備ZnO薄膜具有對設(shè)備要求低、成膜效果較好、適于大批量的生產(chǎn)等特點，因此本文采用陰極電沉積法在ITO導(dǎo)電玻璃上制備了ZnO薄膜，利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見分光光度計（UV-Vis）等測試儀器，研究了沉積電位、電解液濃度和組成對ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)形貌及光學(xué)性能的影響。
　　 結(jié)果表

2、明，在電解液為單一的Zn(NO3)2溶液時，制備的ZnO薄膜具有明顯的(002)面擇優(yōu)取向，為六角柱狀結(jié)構(gòu)。電解液濃度為0.05M時，隨著沉積電位的增加，ZnO(002)面擇優(yōu)取向會增強(qiáng)，同時納米柱的直徑也會增加，平均晶粒尺寸減小。沉積電位為-0.75V、-0.80V、-0.85V時制備的ZnO的平均晶粒尺寸分別為31.54nm、26.22nm、24.66nm，納米柱直徑分別為200nm、400nm、500nm，禁帶寬度分別為3.12e

3、V、3.27eV、3.29eV，光電流密度分別為1.18μA/cm2、1.07μA/cm2、0.89μA/cm2。
　　 沉積電位為-0.80V時，隨著電解液濃度的增加，ZnO(002)面擇優(yōu)取向會增強(qiáng)，同時納米柱的直徑也會增加，平均晶粒尺寸減小。電解液濃度為0.01M、0.02M、0.05M時制備的ZnO的平均晶粒尺寸分別為36.76nm、26.39nm、26.22nm，納米柱直徑分別為125nm、200nm、400nm。電解

4、液為0.01M和0.02M時，由于電解液濃度較低，相同時間內(nèi)制備的ZnO薄膜較薄，在紫外吸收曲線中只出現(xiàn)了一個由基底ITO和ZnO薄膜共同作用而形成的吸收邊，隨著電解液濃度的增加，吸收先減小后增加。
　　 電解液中加入NaCl和不同濃度甲醇后，ZnO的結(jié)構(gòu)和形貌都發(fā)生了很大變化。加入NaCl后，ZnO(002)面衍射峰強(qiáng)度仍然最強(qiáng)，擇優(yōu)取向明顯，但同時出現(xiàn)了NaClO3的衍射峰和一未知的雜峰;此時ZnO為納米片狀結(jié)構(gòu)，尺寸較大，

5、隨著沉積電位的增加，納米片越來越密集，吸收增強(qiáng)。電解液中加入不同濃度甲醇后，隨著甲醇濃度的增加(101)面衍射峰逐漸增強(qiáng)，而(002)面衍射峰逐漸減弱;開始ZnO仍為納米柱狀結(jié)構(gòu)，隨著甲醇濃度的增加納米柱的直徑在增加，甲醇濃度為80％時ZnO為納米片狀結(jié)構(gòu)，甲醇濃度增加到100％時ZnO為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且此時在XRD圖中未出現(xiàn)ZnO對應(yīng)的衍射峰。
　　 本文的創(chuàng)新點:
　　 1、較系統(tǒng)的研究了對電沉積影響較大的幾個因素，沉