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透明导电掺铝氧化锌薄膜的制备修饰及其自清洁性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 17:38:10
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透明导电掺铝氧化锌薄膜的制备修饰及其自清洁性能研究【摘要】:掺铝氧化锌(Al-doped ZnO,简称AZO)薄膜是一种具有高透射率和低电阻率的n型半导体透明导电薄膜,广泛应用于各

【摘要】:掺铝氧化锌(Al-doped ZnO,简称AZO)薄膜是一种具有高透射率和低电阻率的n型半导体透明导电薄膜,广泛应用于各种光学仪器中。随着材料多功能化的发展,对于AZO薄膜来讲,在保持其透明、导电性能的基础上,研究其自清洁性能是很有必要的。 本文用溶胶凝胶和磁控溅射两种方法制备了透明导电AZO膜,并对其进行化学刻蚀和表面修饰,得到了兼具透明、导电与自洁性能于一体的AZO膜。通过分析制备工艺,优化实验条件,用XRD、SEM以及AFM等方法对AZO膜表面的结构和形貌进行测试,使用紫外可见分光光度计、四探针测试仪、接触角测试仪等测试光电性能以及自洁性能,并研究了表面形貌与光电性能及自洁性能之间的关系。 采用溶胶凝胶法制备AZO薄膜时,提拉次数为12层时,性能最优,此时平均透过率达到87%,面电阻为3.56×10~3Ω/sq,AZO膜厚度约为665nm,表面颗粒大小均一、晶界清晰,方均根粗糙度仅为1.63nm。通过对AZO膜进行化学刻蚀和表面修饰以获得自洁功能,在刻蚀浓度0.5%,刻蚀时间20s条件下AZO薄膜综合性能较好,接触角为147.43°,面电阻为6.76×10~3Ω/sq,平均可见光透过率约为80%,此时方均根粗糙度为68.26nm。 采用射频磁控溅射法制备透明导电AZO膜时,功率为200W时,性能最优,此时平均透过率达到80%左右,面电阻为0.55×10~3Ω/sq,得到的AZO膜厚度约为580nm,表面颗粒大小均一、晶界清晰,方均根粗糙度仅为2.13nm。与前同样的方法进行刻蚀和修饰,刻蚀时间30s时,AZO薄膜综合性能最好,AZO薄膜的接触角为138.90°,面电阻为1.97×10~3Ω/sq,平均可见光透过率大约为72%,方均根粗糙度为82.08nm。 【关键词】:AZO膜 刻蚀 光学性能 电学性能 自洁性能
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TB383.2
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 第1章 绪论8-18
  • 1.1 课题背景及研究目的和意义8-9
  • 1.2 掺铝氧化锌薄膜的研究现状9-13
  • 1.2.1 AZO 薄膜的结构9
  • 1.2.2 AZO 薄膜的性质9-10
  • 1.2.3 AZO 薄膜的应用10-11
  • 1.2.4 AZO 薄膜的制备方法11-13
  • 1.3 自洁仿生薄膜的研究现状13-17
  • 1.3.1 自洁仿生薄膜概述13-15
  • 1.3.2 自洁仿生膜的制备方法15-17
  • 1.4 本文主要研究内容17-18
  • 第2章 实验材料及研究方法18-24
  • 2.1 试验试剂及仪器18-19
  • 2.1.1 实验试剂18
  • 2.1.2 主要设备18-19
  • 2.2 实验流程19
  • 2.3 实验方法19-21
  • 2.3.1 玻璃的前处理工艺19
  • 2.3.2 透明导电 AZO 膜的制备19-21
  • 2.3.3 自洁 AZO 膜工艺研究21
  • 2.4 AZO 薄膜的测试表征方法21-24
  • 2.4.1 相组成分析21-22
  • 2.4.2 表面形貌分析22
  • 2.4.3 原子力显微镜分析22
  • 2.4.4 紫外-可见吸收光谱分析22-23
  • 2.4.5 面电阻测试23
  • 2.4.6 接触角测试仪23-24
  • 第3章 溶胶凝胶法制备 AZO 膜及其性能研究24-41
  • 3.1 引言24
  • 3.2 制备方法24-27
  • 3.2.1 溶胶凝胶法制备透明导电 AZO 膜25-27
  • 3.2.2 自洁 AZO 膜的制备27
  • 3.3 溶胶凝胶工艺研究27-31
  • 3.3.1 拉膜次数对结构和形貌的影响27-29
  • 3.3.2 拉膜次数对光电性能的影响29-30
  • 3.3.3 膜厚度测试及表面分析30-31
  • 3.4 化学刻蚀工艺研究31-40
  • 3.4.1 刻蚀浓度的影响32-35
  • 3.4.2 刻蚀时间的影响35-40
  • 3.5 本章小结40-41
  • 第4章 磁控溅射法制备 AZO 膜及其性能研究41-54
  • 4.1 引言41
  • 4.2 制备方法41-43
  • 4.2.1 磁控溅射法制备透明导电 AZO 膜41-43
  • 4.2.2 自洁 AZO 膜的制备43
  • 4.3 磁控溅射工艺研究43-48
  • 4.3.1 溅射功率对结构与形貌的影响43-45
  • 4.3.2 溅射功率对光电性能的影响45-46
  • 4.3.3 膜厚度测试及表面分析46-48
  • 4.4 化学刻蚀工艺研究48-53
  • 4.4.1 刻蚀时间的影响48-53
  • 4.5 本章小结53-54
  • 结论54-55
  • 参考文献55-59
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果59-61
  • 致谢61


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