不同電解質(zhì)條件下ZnO薄膜的電沉積制造.pdf

1、ZnO是一種具有大的禁帶寬度(3.37eV)和室溫激子束縛能(60meV)的半導體材料，ZnO的優(yōu)良特性使其在在光電器件領(lǐng)域有著極大的應用潛力，ZnO納米薄膜的制備和應用已成為當前半導體材料研究的一個重要方向。為了改善ZnO薄膜的成膜質(zhì)量以及光電性能，研究人員一直在嘗試在電解液中摻雜高分子物質(zhì)制備復合膜。本文研究了ZnO薄膜的沉積過程及工藝條件，在此基礎上研究了表面活性劑對ZnO膜的影響。
　　 本文采用傳統(tǒng)的三電極反應體系，以

2、ITO導電玻璃為工作電極，鉑電極為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極。文中首先以Zn(NO3)2為電解液，采用陰極電化學沉積法在ITO導電玻璃上沉積出ZnO薄膜，對沉積膜進行了循環(huán)伏安特性研究，分析了濃度、沉積溫度、沉積電位、溶液pH等對沉積膜的影響。對制備的ZnO薄膜進行SEM、XRD、EDS、光致發(fā)光等測試分析，結(jié)果表明電沉積法制備的ZnO薄膜為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，在電解液pH取5.0±0.1，沉積電位在-1.3V～-1.1V，沉積時間為

3、900-1200s，退火溫度為500℃條件下，制備出的ZnO薄膜表面均勻、致密平整。實驗研究了支持電解質(zhì)在沉積過程中的作用，在電解液中加入支持電解質(zhì)NaNO3，制備的ZnO薄膜中含有棒狀結(jié)構(gòu)，而加NaCl的電解液，其制備出的ZnO薄膜具有孔隙較大的片狀結(jié)構(gòu)。
　　 本文還研究了表面活性劑六亞甲基四胺(HMTA)和木素磺酸鈣（Lignosite）對ZnO的摻雜行為，分析了表面活性劑對電沉積過程、沉積膜結(jié)構(gòu)、形貌以及光學性質(zhì)的影響。

4、實驗表明，在電解液中摻雜HMTA，電沉積時隨濃度、沉積電位、溫度等沉積條件的改變，制備的氧化鋅形貌亦相應發(fā)生改變。在優(yōu)選條件下，ZnO薄膜表面呈小方晶搭接的均一結(jié)構(gòu)。電解液中加入木素磺酸鈣，降低了前驅(qū)體（氫氧化鋅）表面張力，并通過空間位阻作用減少了團聚的可能性。研究發(fā)現(xiàn)電位取-1.9V時，ZnO顆粒緊密排列，表面平整;在較低溫度下，ZnO薄膜表面平滑，粒徑較小;溫度升高，薄膜表面粗糙，顆粒粒徑增大。經(jīng)光學測試分析，摻雜六亞甲基四胺和木素