ZnO透明導(dǎo)電納米線陣列的可控生長研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物（Transparent Conductive Oxide,TCO）薄膜是一類比較有特色的功能材料，它同時具有兩種突出的性質(zhì)：可見光透明性和導(dǎo)電性。未摻雜的金屬氧化物屬于半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能不是很好，一般可以通過摻雜或者其他缺陷化學(xué)原理增強(qiáng)其導(dǎo)電性。一維ZnO納米線陣列，由于納米線尺寸與可見光波尺寸相當(dāng)，因此具有陷光結(jié)構(gòu)效應(yīng)，可應(yīng)用于薄膜太陽電池的透明電極，但單晶納米線摻雜是一個難點。本文使用電化學(xué)沉積的方法，在透明導(dǎo)電玻璃基

2、底低成本、大面積制備Al摻雜ZnO透明導(dǎo)電納米線陣列。采用掃描電子顯微鏡、X-射線衍射儀、能譜分析儀等手段對樣品的表面微觀結(jié)構(gòu)、物相組成及形貌進(jìn)行表征與分析，結(jié)合循環(huán)伏安譜分析薄膜生長機(jī)理。經(jīng)過比較分析，進(jìn)而確定電化學(xué)反應(yīng)過程中較佳的Zn2+、Al3+離子濃度、電位大小、極板間距離、溫度等實驗條件，從而得到最優(yōu)性能的透明導(dǎo)電ZnO納米線陣列薄膜，最終實現(xiàn)對Al摻雜ZnO透明導(dǎo)電納米線陣列的可控生長。獲得以下幾個方面的結(jié)論：
　　（

3、1）電化學(xué)沉積ZnO過程中電化學(xué)反應(yīng)、沉淀-溶解、成核-生長三個過程共同決定晶粒形貌，在溶液濃度0.003mol/L、沉積溫度70～80℃、極板間距離2cm、沉積電位-1.6～-1.4V之間最有利于長成納米線陣列，Al摻雜將影響ZnO納米線陣列的擇優(yōu)生長取向性、形貌及性能。
　?。?）證實Zn(NO3)2-Al(NO3)3水溶液體系與Zn(NO3)2-In(NO3)3水溶液體系中電沉積ZnO存在很大的差別。前者可以共沉積制備Al摻

4、雜ZnO納米線陣列，而后者只能單獨沉積出ZnO或In2O3，這可能是Zn(OH)2和In(OH)3溶度積差值較大的緣故。
　?。?）得出實現(xiàn)Al摻雜ZnO透明導(dǎo)電納米線陣列可控生長的工藝條件，當(dāng)Al/Zn=1at.％，電沉積時間為60min，陰極還原電位U=-1.5V時，獲得結(jié)構(gòu)與性能較優(yōu)的Al摻雜ZnO透明導(dǎo)電納米線陣列。
　?。?）比較了四氯化鈦與鈦酸四丁酯分別作為前驅(qū)體溶膠-凝膠法合成TiO2薄膜的工藝，由于后者的溶膠