溶胶凝胶法制备Cu掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

2012-05-21 李建昌 东北大学机械工程及自动化学院真空与流体工程中心

  采取溶胶-抑菌凝胶法治建设备了相关Cu夹杂渗透压的ZnO膜,并用XX射线衍射仪、扫面微电子高倍显微镜、紫外光可看得出分光光度计和伏安特征测试测试等实验了Cu夹杂量对膜微观粒子空间构成、面上形貌及光电材料特征的作用。没想到体现了:所获资金Cu夹杂ZnO膜为六角纤锌矿多晶空间构成,有CuO不溶物五行相生成。随Cu夹杂量的增高,膜晶磨料粒度生长,且原辅料磨料粒度一致,最低值比表面积约53 nm。Cu夹杂ZnO膜含有优质的透光度,在可看得出光范围内内的最低值散发出率可超过80%,非常大能达90%及以上。Cu夹杂渗透压为0.001%时,所获资金ZnO膜的导电性比较明显远低于相关夹杂情况下的原辅料。   重要的词:溶胶-凝露法;空气氧化锌聚酰亚胺膜;Cu夹杂着;光电子特征参数   Abstract: The Cu-doped ZnO films were deposited in sol-gel method on substrates of Si and indium-tin-oxide(ITO) coated glass.The impacts of the growth conditions,such as the Cu-doping levels,annealing temperature,and film thickness,on the microstructures and properties of the ZnO polycrystalline films were studied.The Cudoped ZnO films were characterized with X-ray diffraction,scanning electron microscopy,ultraviolet visible(UV-Vis) spectroscopy,and conventional surface probes.The results show that the Cu-doping level strongly affects the hexagonal wurtzite-structured ZnO films,and improves its properties.For example,as the Cu content increased,the ZnO films became more uniform with bigger grains,with an averaged size of 53 nm.The averaged and highest visible transparency of the Cu-doped ZnO films grown under optimized conditions were found to be 80% and 90%,respectively.The ZnO film doped with 0.001% of Cu displays the highest conductivity.   Keywords: Sol-gel method,ZnO thin film,Cu doping,Electrical and optical properties   理财产品工程: 育儿教育部门留学生回大陆人士教学科技创新进行理财产品(20091341-4);; 军委高等院校常见教学科技创新的业务费自查自纠资产捐资助学工程(N090403001)   ZnO 溥膜不是种新型的的族宽禁带半导体器件食材技术资料, 禁网络上行带宽度为337 eV, 激子绳束能为60 meV, 普通的多晶ZnO 为六角纤锌矿结构设计类型。ZnO 具备着资料来原丰厚、多少钱对低廉、黄毒、耐腐蚀比较稳相关性较高、易保持夹杂等长处, 故此在透亮金属金属电极、平面图提示和太阳光能动力电池等的领域收获了广泛性应用领域[1] 。夹杂行效改造半导体器件食材技术电与光因素。夹杂Al化学风格提纯出了功效优异的ZnO 溥膜和透亮金属金属电极[2-3] ,Mg夹杂行提升ZnO溥膜的禁网络上行带宽度, 提升 光学元件功效[4] , 夹杂Co, Ni, Mn 等行提纯磁铁资料[5-7], Pd 或Ag夹杂ZnO微米微粒的光解反应活力性氧小震幅提升 [8] 。一般而言Cu用作种有光解反应剂和n 型资料的来补偿剂, 对待族无机化合物半导体器件食材技术当今社会其效果非常的关键。Cu 夹杂ZnO 开始被用以荧光资料、变阻器中的活力性氧资料和外表声波频率试验装置[9-11] 。Cu1+ 回转直径( 060) 、Cu2+ 回转直径与Zn2+ 回转直径( 0060 nm) 一致或更加接近, 易保持化学风格的用作。当前应用溶胶-凝胶的作用的作用法提纯掺铜钝化锌溥膜的平台分析却不多的新闻报道, 本论文分为溶胶-凝胶的作用的作用法提纯了Cu 夹杂酸度为0~ 1% 的ZnO 溥膜, 分析了夹杂酸度对ZnO 溥膜的单晶体结构设计类型、外表形貌及光学因素的应响。   采取溶胶抑菌凝胶法治建设备了六角纤锌矿构造的Cu掺入ZnO 多晶复合膜, XRD 共同点衍射峰不同表示于(100) , (002) 与(101) 晶面。随Cu 掺入酸度增添, 复合膜衍射峰密度增添, 晶体性变好, 打样定制磨料粒度评均, 晶体大小呈先减少后变小趋向, 评均比表面积约53 nm。掺入造成新物相带来, 在XRD 中未看到CuO 的衍射峰。Cu 掺入ZnO 复合膜兼具更好的透光率, 可見光区域内的评均电子散射率超出85%, 非常大相当于90% 这些。Cu 掺入酸度0􀀁001% 的ZnO 复合膜在整个打样定制中兼具极佳的导电性能, 这相于期刊论文报到的其他的元素掺入的ZnO 复合膜汇有严重一定差距, 下两步可成功如Ag-Li 和Cu-Li 共掺入ZnO 复合膜。

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