電化學原子層沉積法(EC-ALD)制備功能性納米半導(dǎo)體薄膜及其應(yīng)用研究.pdf

1、本博士學位論文主要是利用電化學原子層沉積法(EC-ALD)在不同基底上沉積制備了幾種功能性半導(dǎo)體納米薄膜材料，并探討了這些功能薄膜材料在光電催化和有機物降解等方面的應(yīng)用。論文主要內(nèi)容還包括利用循環(huán)伏安(CV)、開路電位～時間(OCP～t)、電流-時間(Amperometric i-t)和微分脈沖伏安法(DPV)等電化學技術(shù)、以及X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、X-射線光電譜(XPS)、電子探針微分析(EPMA)等方法對所制備的

2、材料進行結(jié)構(gòu)、形貌和性能的系統(tǒng)分析和表征。主要內(nèi)容如下：
　　 1.Au基底上ZnSe的EC-ALD沉積及分析
　　 采用EC-ALD技術(shù)，在多晶金基底上沉積了ZnSe納米薄膜；用CV法、線性掃描伏安法(LSV)和庫倫分析等手段對所制備ZnSe納米薄膜進行了電化學性能研究；通過調(diào)整Zn和Se的沉積電位，及Se的溶出電位優(yōu)化了沉積程序；結(jié)果證明利用該優(yōu)化的沉積程序可得到單相ZnSe化合物，該化合物具有高度擇優(yōu)取向(220)

3、；由掃描電鏡可以看出所沉積的薄膜由平均粒徑為100nm的顆粒組成；庫倫分析測得Zn和Se的計量比恰好為1∶1。
　　 2.Au基底上Cu2Se的EC-ALD沉積及分析
　　 采用EC-ALD技術(shù)，在多晶金基底上沉積了Cu2Se納米薄膜；使用表面限制反應(yīng)(屬欠電位沉積研究領(lǐng)域)首先在基底材料表面構(gòu)筑元素的單層結(jié)構(gòu)，通過在前20圈的沉積中調(diào)整Cu和Se在Au上的欠電位，可得到Cu2Se穩(wěn)定的電化學原子層沉積物；XRD研究結(jié)果

4、證實，所得Cu2Se具有單晶性質(zhì)，呈(111)擇優(yōu)取向；電子探針微分析證實樣品均一，且計量比精確至Cu/Se為2。
　　 3.ITO導(dǎo)電玻璃上CuTe和Cu2Te納米薄膜的EC-ALD制備及表征
　　 采用EC-ALD技術(shù)，通過在不同電化學實驗參數(shù)下交替欠電位沉積Te和Cu，在ITO導(dǎo)電玻璃上沉積了CuTe和Cu2Te納米薄膜；使用XRD、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和富力葉紅外光譜(FT-IR)等方法研究了所制備薄膜

5、材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
　　 4.太陽能電池用四元Cu2ZnSnS4半導(dǎo)體薄膜的EC-ALD制備及性能表征
　　 采用EC-ALD技術(shù)，在多晶Ag基底上制備了四元化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜；通過XRD、XPS、FT-IR、OCP～t、原子力顯微鏡(AFM)和配置能量色散X-射線分析儀的FE-SEM表征了所得CZTS的結(jié)構(gòu)和性能。
　　 5.通過無電沉積和EC-ALD相結(jié)合的方法在p型Si上制備Cu2Se

6、薄膜
　　 通過無電沉積(Electroless deposition)和EC-ALD相結(jié)合的方法在p-Si(100)上制備了Cu2Se薄膜，并利用XRD、SEM、FT-IR和開路電位等手段對得到的薄膜進行表征；將結(jié)果和純電化學方法制得的薄膜進行比較，證明由無電沉積和EC-ALD相結(jié)合的方法制得的Cu2Se薄膜質(zhì)量比傳統(tǒng)的電沉積方法要高。
　　 6.Pt納米粒在碳納米管復(fù)合的聚酰亞胺材料上的電沉積及其電催化行為研究