溅射功率对ZnO∶Si透明导电薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在室温玻璃基片上制备出了掺硅氧化锌(ZnO∶ Si)透明导电薄膜.研究了溅射功率对ZnO∶ Si薄膜结构、形貌、光学及电学性能的影响.结果表明,溅射功率对ZnO∶ Si薄膜的生长速率、结晶质量及电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大.实验制备的ZnO∶Si薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于基片方向的c轴择优取向.当溅射功率从45 W增加到105 W时,薄膜的晶化程度提高、晶粒尺寸增大,薄膜的电阻率减小;当溅射功率为105 W时,薄膜的电阻率达到最小值3.83×10-4 Ω·cm,其可见光透过率为94.41;.实验制备的ZnO∶ Si薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

基于CVD自组装生长氧化锌半导体纳米结构的光电导紫外探测器研究

报道了一种基于自组装生长ZnO纳米结构的光电导型紫外探测器.首先,在石英衬底上制备银叉指电极,然后溅射ZnO纳米薄膜形成一种共面光电导型金属-半导体-金属(MSM)结构,再利用低压CVD生长方法进行ZnO纳米线的原位生长,从而在器件顶部形成了ZnO纳米线垂直阵列和其上交错排列ZnO纳米线所构成的双层ZnO纳米线结构.这种器件底部的ZnO薄膜既是MSM光电导器件的电荷传输层,也同时作为上层ZnO纳米结构自组装生长的籽晶层,顶部的ZnO纳米结构层作为紫外光敏感层,测试结果表明该器件具有光响应速度快、光响应电流大和良好的紫外响应可分辨特性.研究表明,相比于单根ZnO纳米线光电导紫外器件而言,基于ZnO纳米结构膜层的光电导紫外探测器能够大幅度提高可测光响应电流.     

直流磁控溅射工艺对ZnO薄膜结构影响的研究

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物材料,是一种很有潜力的短波长光电器件材料.当ZnO薄膜具有良好的c轴取向和晶格结构时,可得到优良的光电性能比如紫外光受激发射.本实验用XRD和SEM研究了工艺条件如基片温度、氩氧比及退火工艺对ZnO薄膜结构特性的影响.结果表明在基片温度250℃、氩氧比为1∶4的条件下,可得到结晶质量良好的ZnO薄膜;通过退火可以使薄膜应力得到驰豫,降低缺陷浓度,改善薄膜的结构特性.本实验采用直流磁控溅射的方法,最终在(100)硅衬底基片上制备出了高c轴取向、晶粒尺寸约70nm的ZnO薄膜.     

电泳沉积法制备超疏水ZnO薄膜

采用电泳沉积法在ITO导电玻璃基片上制备超疏水ZnO薄膜,研究了电流强度、沉积时间和缓冲层对薄膜的晶相、显微结构、透光度和润湿性的影响。利用SEM和XRD表征薄膜的表面形貌和晶相组成。结果表明:所沉积的薄膜主要由ZnO和Zn(OH)2两相组成,在空气中放置一段时间后全部转变为ZnO相,电泳沉积膜是由ZnO纳米晶片无序排列组成的网状结构。电流强度和缓冲层对薄膜的形貌影响较大,较高的电流强度可获得大孔洞的网状结构,涂覆ZnO缓冲层显著改善了薄膜的均匀性。     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的特性研究

采用Sol-gel法,在普通载玻片上使用旋转涂覆技术生长了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜.用热分析、XRD、SEM等手段对薄膜样品进行了表征.热分析结果表明:二水醋酸锌-乙醇胺-乙二醇甲醚体系Sol-gel的热分解过程与纯二水合乙酸锌的分解过程大相径庭.ZnO薄膜的Sol-gel分解趋于在较窄的温度范围内一步完成.在Si(111)衬底和玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,都表现出明显的c轴择优取向生长.对比了不同涂覆层数对ZnO薄膜结构及表面形貌的影响,ZnO薄膜的c轴择优取向生长特性随着涂覆层数的增加而减弱,这是由于ZnO薄膜的生长模式由层状生长向岛状生长转变所致.ZnO薄膜在可见光范围的透光率超过85;.     

不同基底对电沉积制备ZnO纳米棒薄膜 光电转换性能的影响

选取不同的导电支撑物(FTO、ITO、不锈钢网、Ni网)作为基底,在其表面采用相同的电沉积参数制备得到ZnO纳米棒薄膜,详细探讨了不同基底物理化学性质对ZnO基光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:以ZnCl2与O2为前驱体,分别在未做预处理的空白FTO、ITO、Ni网、不锈钢网上施加-1.0 V的沉积电位,反应3600 s后均可得到棒状结构的ZnO纳米薄膜,但纳米棒的直径、密度以及结晶性相差较大.经紫外漫反射测试发现,虽然各基底上ZnO纳米薄膜对太阳光的响应范围相一致,但玻璃基底相较于柔性金属网基底具有较小的禁带宽度,电子跃迁所需能量较小.此外,I-V测试结果表明基于玻璃基底的ZnO基DSSC相较于柔性金属丝网基光阳极具有较大的光电转化效率,最高可达0.38;.     

常压化学气相输运法合成Zn1-xCoxO晶体

本文采用高温化学气相输运法,温度970℃,在蓝宝石和石英基片上制备Zn1-xCoxO晶体.电子扫描显微镜(SEM)观察发现,蓝宝石晶片上的晶体形貌较SiO2 晶片上的规整,晶体呈现六棱柱或六棱锥体,一般显露柱面m{101-0}、正锥面p{101-1}、负极面c{0001-}和正极面c{0001},晶体表面光滑.在石英基片上得到的Zn1-xCoxO晶体生长的棱面较模糊,基片的部分晶体非定向密集生长,连续形成薄膜结构.X衍射证实晶体为ZnO纤锌矿结构.X光能谱﹙EDS﹚测量表明 ZnO 晶体有钴离子的存在,且浓度随原料中的Co2O3:ZnO的比值增大而增加 .     

化学溶液沉积法制备超疏水氧化锌薄膜

采用化学溶液沉积法在涂覆ZnO缓冲层的玻璃衬底上制备超疏水ZnO薄膜。利用SEM、XRD和水接触角测量表征薄膜的微观结构和润湿性。结果表明:在涂覆ZnO的玻璃衬底上所沉积的ZnO膜为单分散的ZnO纳米棒阵列膜。ZnO纳米棒的形状和尺寸与氢氧化钠浓度、化学反应速度和沉积时间有关。氢氧化钠浓度较高时所获得的是细长浓密的纳米棒阵列膜,提高反应速度会降低ZnO纳米棒的均匀性和形状规则性。经硅烷偶联剂处理后所得薄膜与水的接触角达到165°。     

Ni2+掺杂氧化锌阵列膜的水热合成及性能表征

采用低温水热法制备了Ni2+掺杂的ZnO阵列膜,研究了Ni2+掺杂对样品形貌、晶相结构和光谱特性的影响,并对可能的影响机理进行探讨.结果表明:Ni2浓度增加不会改变ZnO的纤锌矿结构,但在一定程度上可以起到控制其形貌及均匀度的作用.Ni2+掺杂量x≤0.007 mol/L时,有助于ZnO纳米棒沿c轴方向生长,提高结晶度,但ZnO的生长机理保持不变.Ni2+掺杂量较多时(x ＞0.007 mol/L),ZnO纳米棒的生长习性发生变化,其六方结构被破坏,水热膜由垂直于基片表面排列的纳米棒阵列转变为由结构不规则的多边形晶粒组成的密堆积排列.由于Ni2+固溶入ZnO晶格产生晶格畸变,引起薄膜内应力以及载流子浓度的变化,使得ZnO拉曼光谱的特征峰出现明显的降低和移动.光致发光谱表明,Ni2掺杂使ZnO纳米棒的紫外发光峰强度IUV与绿光发光峰强度IGR之比值IUV/IGR增大.     

Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列性能的影响

本文研究了Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列结构、形貌、光学特性和疏水性的影响.XRD测试表明注入前后ZnO纳米棒均为六方纤锌矿晶体结构.然而,随着对ZnO纳米棒阵列注入剂量的增加,样品沿(002)晶面优先生长的趋势降低,而且当注入剂量达到5×1017/cm2时,甚至出现ZnTiO3( 104)晶面衍射峰,说明了这种物质的存在,而后面的XPS表征也进一步证明了Ti-Zn-O化学键的存在.样品形貌测试表明,离子注入后由于受刻蚀和溅射的作用,不仅使得ZnO纳米棒表面形貌发生了很大的变化,透光率也显著下降.离子注入后ZnO纳米棒表面疏水性受形貌变化的影响也发生了改变,使得其疏水性增强,当Ti离子注入量为1×1017/cm2时ZnO纳米棒表面接触角达到了151.4°.总之,离子注入作为一种较新颖的表明改性方法,通过对ZnO纳米棒阵列改性处理可以明显扩展其潜在应用价值.