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氧化硅薄膜的电辅助自组装及性能

作　者: 董征
导　师: 苏革
学　校: 中国海洋大学
专　业: 材料学
关键词: 电辅助自组装法氧化硅光致荧光生长机理
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

薄膜自组装技术是近几年十分受关注的研究领域。本文采用电辅助自组装技术,选取FTO导电玻璃和高定向裂解石墨（HOPG）作为薄膜组装基底材料,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板、正硅酸乙酯（TEOS）为硅源、硝酸钠为支持盐合成出（介孔）氧化硅薄膜。借助于循环伏安曲线（CV）、差热-热重分析（TG-DTA）、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜（SEM）观察、高分辨透射电镜（HRTEM）观察及电子衍射图谱、紫外-可见光谱、荧光光谱等数据信息和技术对氧化硅薄膜样品进行了研究表征。研究了不同沉积电压、溶液组成、沉积时间及TEOS/CTAB配比等参数对氧化硅薄膜组装、热处理前后的氧化硅薄膜的形貌和可见光区的光学特性的影响,对Co元素掺杂氧化硅薄膜的制备进行了尝试,并对氧化硅薄膜的电辅助自组装生长机理以及表面活性剂（CTAB）、盐酸与硅源的作用机理进行了分析。结果表明:在-3.5 V电压下,采用阳离子表面活性剂（CTAB）为模板可制备出氧化硅纳米薄膜;在酸性条件下,可得到多种形貌特征的无定形二氧化硅薄膜;随着沉积电压和时间的增加,氧化硅薄膜在可见光光区的吸光度增强,透过率降低;只有当溶液中CTAB的浓度大于其临界胶束浓度（C.M.C）,且TEOS的量一定时,才可能得到介孔结构的氧化硅薄膜,经热处理后具有MCM-41结构特征;薄膜样品经500℃热处理后,由于非桥键氧空穴中心（NBOHC）的出现,在3.5 eV光的激发下有2.5 eV的光致荧光现象发生;随着钴掺杂量的增大,Co/氧化硅组装膜在可见光光区的吸光度逐渐增强,透光率降低,并略有红移现象发生;电辅助组装成膜过程中,表面活性剂CTAB与TEOS的硅酸根离子通过静电力相互作用,形成SiO₂预聚体,当pH值降低时,形成SiO₂-表面活性剂杂化胶束聚集体。在运动电荷的诱导下,杂化胶束聚集体在导电基底上组装生长,从而制备出介孔二氧化硅薄膜。

氧化硅薄膜的电辅助自组装及性能

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