摻鋁氧化鋅薄膜及納米棒陣列的制備與表征.pdf

1、ZnO：Al(ZAO)透明導(dǎo)電薄膜具有優(yōu)良的光電性能，被認(rèn)為是ITO薄膜的理想替代品，在平板顯示、電磁屏蔽、熱阻擋層、氣敏傳感器、太陽能電池等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，ZnO一維納米結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的光電性能，在激光、場(chǎng)發(fā)射、光電子器件等領(lǐng)域有新的潛在應(yīng)用前景，因而近年來得到了廣泛而深入的研究。但迄今為止還很少有關(guān)于水熱法合成摻鋁氧化鋅納米棒陣列的報(bào)道。本文選擇合理的實(shí)驗(yàn)方法，將ZAO透明導(dǎo)電薄膜和納米棒陣列這兩項(xiàng)研究有機(jī)結(jié)合起來，展開

2、系統(tǒng)的研究。 首先采用溶膠凝膠法，在普通玻璃基片上成功制備出具有完好C軸取向的ZAO薄膜，系統(tǒng)研究了溶膠濃度、Al摻雜量、旋涂次數(shù)、預(yù)處理溫度和退火溫度等工藝參數(shù)對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。研究結(jié)果表明薄膜的光電性能與其晶體取向、表面形貌有密切關(guān)系，C軸取向可有效地降低薄膜的電阻率，未經(jīng)預(yù)處理不能獲得高度C軸擇優(yōu)取向的薄膜。當(dāng)摻雜濃度為2at％，預(yù)處理溫度為300℃，旋涂次數(shù)為15次，退火溫度為550℃時(shí)，薄膜樣品在可見光區(qū)

3、域的透射率高于80％，方塊電阻低至515Ω/口。探討了薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理，初始階段的非均勻形核和隨后晶核的擇優(yōu)生長(zhǎng)促使薄膜擇優(yōu)取向。 然后采用低溫水熱法在修飾了ZAO薄膜的玻璃襯底上制備了窄直徑分布、晶體取向高度一致的ZAO納米棒陣列。研究了各工藝參數(shù)對(duì)納米棒形貌、尺寸和性能的影響。研究結(jié)果表明：納米棒陣列垂直于襯底沿[002]方向取向生長(zhǎng)，平均直徑為50nm左右；表面活性劑PEI具有促進(jìn)ZAO納米結(jié)構(gòu)棒狀生長(zhǎng)的作用；隨著鋁摻雜量的