溶膠凝膠法制備錫、鋅、鎳復合薄膜結構與光電特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、金屬氧化物導電薄膜,如ITO、SnO2、 ZnO、NiO等,在太陽能電池、透明電極、顯示器、發(fā)光器件、氣敏傳感器等方面具有廣泛應用。多元復合體系金屬氧化物薄膜不僅具備傳統(tǒng)金屬氧化物材料的性能,而且可以通過改變組分而調整薄膜的電學、光學、物化性質等,獲得傳統(tǒng)氧化物材料所不具備的獨特性能,以滿足特定的需要。為了綜合集成各種透明導電金屬氧化物如SnO2、 ZnO、NiO等各自的特性,二元金屬氧化物研究愈受關注。
  在本文工作中,我們采

2、用溶膠凝膠法在Si、ITO和普通玻璃襯底上,制備了未摻雜NiO薄膜,Cu、Li、Al、Ru單摻雜NiO薄膜,Ru與Li共摻雜NiO薄膜,ZnO-SnO2、NiO-SnO2、 NiZnO復合薄膜及Ag-Li共摻雜ZnO-SnO2復合薄膜和Ru-Al共摻雜NiO-SnO2復合薄膜。通過X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡、紫外可見光分光光度計、電化學工作站等分析儀器,研究了溶膠濃度、摻雜量、退火溫度、薄膜層數(shù)等對未摻雜NiO和摻雜S

3、n/Zn/Ni二元復合薄膜結晶質量、表面形貌、光透過性、導電性等方面的影響。論文主要內容如下:
  首先,我們研究了不同Zn/Sn摩爾比例對ZnO-SnO2復合薄膜結構、形貌和光電性能的影響。結果表明:Zn/Sn摩爾比例為4∶1的ZnO-SnO2復合薄膜結晶性相對較好、晶粒尺寸最小,且其光電性能較好。在此基礎上,我們對ZnO-SnO2復合薄膜進行Ag-Li共摻雜,并在不同退火溫度下進行表征,發(fā)現(xiàn)500℃退火的Ag-Li共摻雜ZnO

4、-SnO2復合薄膜,其導電性最好,相對于為摻雜ZnO-SnO2復合薄膜提高了3倍,符合RS電荷輸運機理。
  其次,研究了溶膠濃度、薄膜層數(shù)、退火條件、Cu摻雜及Ru和Li共摻雜對NiO薄膜的光電特性的影響。本文制備的Ni2+濃度為0.2mol/L、400℃退火1h、3%Ru和4%Li共摻雜的兩層NiO薄膜,其透光率高達80%以上,具有低閾值電壓和高開關比。
  然后,在綜合性能較好的NiO薄膜上,我們分別制備了不同Ni/S

5、n摩爾比的NiO-SnO2復合薄膜和Ru-Al共摻雜NiO-SnO2復合薄膜,研究了Ni/Sn比例及Ru和Al摻雜濃度對NiO-SnO2復合薄膜性能的影響。5%Ru-1%Al共摻雜Ni/Sn比例為3∶1的NiO-SnO2復合薄膜,其衍射峰最為尖銳,結晶性能好,成膜質量也較佳,在可見光范圍內透光率最高,均值約為80%,薄膜閾值電壓為1.40V,開關比為248,相對于本征NiO薄膜提高了16%。
  最后,本文還研究了不同Ni/Zn摩

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