納米ZnO的電化學(xué)制備、摻雜及性能研究.pdf

1、納米ZnO材料由于在力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等領(lǐng)域具有獨(dú)特的性能而倍受關(guān)注,而納米ZnO材料的制備技術(shù)也越來(lái)越成熟。本文采用陰極恒電位沉積技術(shù),以硝酸鋅和氯化鉀的混合溶液為電解液,在ITO導(dǎo)電玻璃上沉積制備了納米結(jié)構(gòu)ZnO,通過(guò)掃描電子顯微技術(shù)(SEM)、X射線衍射技術(shù)(XRD)、光致發(fā)光譜(PL)等測(cè)試手段,系統(tǒng)地分析了沉積參數(shù)(溫度、電壓等)、襯底表面狀態(tài)對(duì)電沉積制備納米ZnO形貌、結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能的影響,并研究了其影響機(jī)理。
　　結(jié)果

2、顯示,沉積溫度、電位及退火處理能顯著地影響納米ZnO的結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能。隨著沉積溫度的升高,納米ZnO密度增大、尺寸更加均勻、與襯底的垂直性變好;而當(dāng)溫度高于80℃時(shí),沉積得到的納米ZnO密度反而減小,所以可選擇80℃的沉積溫度以制備結(jié)構(gòu)及性能均良好的納米ZnO。電位的增加不僅會(huì)使納米ZnO的密度增加,當(dāng)電位高于-1.0V時(shí),還會(huì)使納米ZnO由柱狀結(jié)構(gòu)變成由納米(針)組成的團(tuán)簇狀,因此,可通過(guò)選擇-1.0V的沉積電位來(lái)獲得密度較大、尺寸較

3、均勻的納米ZnO。退火能夠顯著提高ZnO的結(jié)晶質(zhì)量,改善其發(fā)光性能,但退火溫度十分關(guān)鍵,在300℃的溫度下退火,能夠使納米ZnO紫外發(fā)光峰的半高寬由319meV減小到142meV,而更高的退火溫度會(huì)增加ZnO的缺陷,使發(fā)光性能下降。襯底表面狀態(tài)對(duì)電沉積納米ZnO的形貌、結(jié)構(gòu)及性能有十分重要的影響,對(duì)襯底進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃岣g能夠增加ZnO的密度,提高其結(jié)晶質(zhì)量,其發(fā)光性能也顯著提高;通過(guò)兩步電沉積法,先在ITO表面生長(zhǎng)一層ZnO種子層,可以增