電化學(xué)沉積法制備Bi-,2-S-,3-光學(xué)薄膜研究.pdf

1、Bi2S3材料是一種非常有潛力的半導(dǎo)體材料,在光電方面有重要的應(yīng)用?；诒∧げ牧显谔?yáng)能光電池方面的應(yīng)用以及電沉積制備薄膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),本論文對(duì)電化學(xué)法沉積Bi2S3薄膜進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 采用陰極恒電壓法在ITO導(dǎo)電玻璃上電沉積了Bi2S3薄膜,利用X-射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)及紫外/可見(jiàn)/近紅外光譜儀對(duì)所制備的薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性能

2、進(jìn)行了表征。研究了沉積溶液的pH值、沉積液濃度配比、沉積時(shí)間、沉積電壓、沉積溫度等工藝因素對(duì)制備薄膜的影響;采用微波水熱法電沉積法制備薄膜進(jìn)行了后處理;采用電沉積法制備了Sn摻雜Bi2S3薄膜。
　　 結(jié)果表明:在電沉積溶液pH=4.5,沉積時(shí)間為20min,沉積電壓為1.5V,在Bi(NO3)3,Na2S2O3和Na3C6H5O7濃度比為1:7:1,加入檸檬酸三鈉作絡(luò)合劑的情況下,可以得到沿(240)晶面生長(zhǎng)均勻致密的Bi2S

3、3納米薄膜。沉積溶液的pH值在4.0～6.5的范圍內(nèi)可制得沿(240)晶面取向生長(zhǎng)的Bi2S3薄膜;在此pH值范圍內(nèi),隨著沉積溶液pH值的升高,Bi2S3薄膜表面衍射峰逐漸增強(qiáng),結(jié)晶程度變好,晶粒細(xì)化,紅外透過(guò)比提高。電沉積制備Bi2S3薄膜的過(guò)程中需要確定合適的各組分濃度配比,隨著沉積溶液配比中Na2S2O3濃度的提高,Bi2S3薄膜的結(jié)晶性能提高,發(fā)光性能增強(qiáng);在濃度配比為:1:5:1,1:7:1,1:9:1時(shí)制得的Bi2S3薄膜均

4、在紫外光的激發(fā)下均具有藍(lán)綠發(fā)光性能。隨著沉積時(shí)間的延長(zhǎng),Bi2S3薄膜結(jié)晶性能先增強(qiáng)后減弱,薄膜表面晶粒尺寸增大,合適的沉積時(shí)間是20min。隨著沉積溶液溫度的增加,Bi2S3薄膜的各晶面衍射峰逐漸增強(qiáng),結(jié)晶程度逐漸提高,合適的沉積溫度是40℃。在電沉積法中,其生長(zhǎng)模式是基于電場(chǎng)力對(duì)離子的作用而誘導(dǎo)產(chǎn)生的垂直于基板方向的層狀生長(zhǎng)。
　　 采用微波水熱輔助電沉積法可以高效的提高Bi2S3薄膜的質(zhì)量。在微波水熱130℃反應(yīng)10min

5、時(shí)制備了具有納米棒結(jié)構(gòu)的Bi2S3薄膜。隨著微波水熱溫度的提高,所制備Bi2S3薄膜的結(jié)晶性能先增強(qiáng)后降低,合適的溫度是130℃。隨著微波水熱時(shí)間的提高,薄膜的結(jié)晶性能先提高后降低,合適的微波水熱處理時(shí)間是30min。所制得的薄膜具有較強(qiáng)的吸收紫外光的能力;與電沉積法制得薄膜相比,采用微波水熱輔助電沉積法制得Bi2S3薄膜的禁帶寬度由1.44 eV增加到1.84 eV。
　　 采用電沉積法制備了Sn摻雜Bi2S3納米薄膜。隨著摻