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超声喷雾热解法ZnO薄膜的制备与性能研究

作　者: 周佳
导　师: 韩高荣
学　校: 浙江大学
专　业: 材料学
关键词: ZnO 超声喷雾热解法 取向生长 可见光透过率
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 487次
引　用: 6次
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内容摘要


本文综述了ZnO薄膜的各种生长技术及其原理,并概括了ZnO薄膜研究的最新进展。着重介绍了节能镀膜玻璃,特别是低辐射镀膜玻璃的发展概况,节能特性、原理、低辐射膜的种类以及常用的制备方法等。 本实验以醋酸锌水-乙醇混合溶液为前驱体溶液,使用自制的超声喷雾热解系统在玻璃基板上制备得到了ZnO薄膜并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光光谱仪(UV-Vis Spectrometer)等测试手段,对ZnO薄膜的结构和性能进行表征。研究了各种生长条件,如前驱物溶液浓度、去离子水-乙醇比例,衬底温度和沉积时间等工艺参数对ZnO薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,适宜的温度,前驱体浓度是制备出具有优良的均匀性和致密性薄膜的关键因素。温度上升有利于制备出C轴取向生长的ZnO薄膜;450℃时,可以沉积出高质量C轴择优取向的ZnO薄膜。当把前驱体溶液的浓度从0.1M增加到0.3M,ZnO薄膜的结晶性能越来越好,C轴取向性也越来越大。但是过高的前驱体溶液浓度和衬底温度却会降低薄膜的致密性。通过对紫外-可见光谱的分析,发现ZnO薄膜的可见光区的透过率同ZnO的微观结构变化有关。在450℃到500℃,0.3M前驱体溶液浓度下制备出的薄膜均匀致密同时也具有良好的可见光透过率,可以达80%以上。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
第一章 引言  7-8
第二章 文献综述  8-29
  2．1 引言  8
  2．2 氧化锌的性质  8-11
    2．2．1 氧化锌的晶体结构  8-9
    2．2．2 氧化锌的光电性质  9-10
    2．2．3 氧化锌的气敏，压敏和压电性质  10-11
  2．3 氧化锌的应用  11-18
    2．3．1 氧化锌在低辐射玻璃上的应用  11-16
      2．3．1．1 低辐射玻璃的发展  11-12
      2．3．1．2 低辐射膜玻璃的分类  12-14
      2．3．1．3 半导体单层膜低辐射玻璃  14-16
    2．3．2 氧化锌在紫外探测器上的应用  16
    2．3．3 氧化锌在声表面波器件上的应用  16-17
    2．3．4 氧化锌在太阳能电池上的应用  17
    2．3．5 氧化锌在LED上的应用  17-18
  2．4 常用的薄膜制备技术  18-27
    2．4．1 真空蒸发镀膜法  18-19
    2．4．2 真空溅射镀膜法  19
    2．4．3 磁控电子阴极真空溅射镀膜法  19-20
    2．4．4 电浮法镀膜  20
    2．4．5 化学气相沉积法(CVD)  20-21
    2．4．6 溶胶-凝胶法镀膜  21-22
    2．4．7 喷雾热解法  22-24
    2．4．8 粉末喷涂法  24-25
    2．4．9 激光脉冲沉积法  25-26
    2．4．10 分子束外延(MBE)  26-27
  2．5 选题角度的确定  27-29
第三章 超声喷雾热解实验装置的设计和原理  29-44
  3．1 引言  29
  3．2 超声喷雾热解技术的简介  29-30
  3．3 超声喷雾热解技术的优点  30-32
  3．4 对实验用分散系统的改进  32-34
  3．5 热解沉积原理  34-36
  3．6 超声喷雾热解实验系统  36-38
  3．7 试样制备过程  38-39
    3．7．1 主要原料  38
    3．7．2 前驱体溶液的配制  38
    3．7．3 衬底的清洗  38
    3．7．4 实验样品的制备  38-39
  3．8 薄膜分析与测试方法  39-42
    3．8．1 X射线衍射(XRD)  39-40
    3．8．2 扫描电子显微镜(SEM)  40-41
    3．8．3 透射电镜(TEM)  41
    3．8．4 紫外-可见光谱测试  41-42
    3．8．5 薄膜厚度测定  42
  3．9 本章小结  42-44
第四章 工艺参数对氧化锌薄膜微观结构和形貌的影响及成膜机理分析  44-61
  4．1 引言  44
  4．2 XRD分析  44-49
    4．2．1 衬底温度对薄膜结晶性的影响  46-47
    4．2．2 不同前驱体浓度对薄膜结晶性的影响  47-49
  4．3 SEM表面形貌分析  49-57
    4．3．1 基板温度对薄膜形貌的影响  49-52
    4．3．2 前驱体溶液的薄膜微观形貌的影响  52-54
    4．3．3 去离子水和乙醇的比例对薄膜的影响  54-57
  4．4 观察到的独特的表面线状氧化锌的形态  57-59
  4．5 氧化锌薄膜成膜机理分析  59-61
第五章 工艺参数对氧化锌薄膜光学性能的影响  61-66
  5．1 引言  61
  5．2 紫外-可见光谱测试  61-66
    5．2．1 衬底温度对薄膜光学性能的影响  61-63
    5．2．2 前驱体浓度对薄膜光学性能的影响  63-66
第六章 结论  66-68
参考文献  68-73
研究生期间发表的学术论文  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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