研究目的
研究提拉速度对溶胶-凝胶浸渍法制备的ZnO薄膜性能的影响,包括晶体生长、取向、结晶度及光学性能。
研究成果
氧化锌薄膜呈现具有高结晶度的多晶六方纤锌矿结构,在可见光-近红外区域透光率超过80%。提拉速度的增加会导致晶粒尺寸增大、晶体取向从层状结构转变为岛状结构,并降低可见光区域的透光率。该研究为光电应用中溶胶-凝胶工艺的优化提供了见解。
研究不足
该研究仅限于特定的提拉速度和溶胶-凝胶参数;其他因素如前驱体浓度或退火条件也可能影响薄膜性能,但未作调整。应用限制包括较高提拉速度下薄膜可能开裂以及表面不均匀。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用溶胶-凝胶浸渍法在玻璃基底上制备ZnO薄膜,通过不同提拉速度(500、1000、1500、2000微米/秒)研究其影响。检测方法包括XRD分析晶体结构、SEM观察形貌、紫外-可见分光光度计测试光学性能。
2:2000微米/秒)研究其影响。检测方法包括XRD分析晶体结构、SEM观察形貌、紫外-可见分光光度计测试光学性能。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:以玻璃片为基底,依次用盐酸、洗涤剂、去离子水、丙酮和乙醇清洗。ZnO溶胶由二水合醋酸锌、单乙醇胺和2-甲氧基乙醇配制而成。
3:实验设备与材料清单:
设备包括磁力搅拌器、干燥箱、快速退火炉、D8 ADVANCE X射线衍射仪、SIGMA场发射扫描电镜及UV-6分光光度计。材料包含二水合醋酸锌、单乙醇胺、2-甲氧基乙醇、盐酸、洗涤剂、去离子水、丙酮和无水乙醇。
4:实验流程与操作步骤:
将基底以设定提拉速度浸入ZnO溶胶60秒,250°C烘干10分钟,重复五次后500°C退火60分钟。通过XRD、SEM和紫外-可见光谱进行表征。
5:数据分析方法:
XRD数据采用德拜-谢乐公式计算晶粒尺寸,SEM观察形貌,紫外-可见光谱测定透过率并计算光学带隙。
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X-ray diffractometer
D8 ADVANCE
Determining crystalline phase and crystallite orientation of thin films
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field-emission scanning electron microscope
SIGMA
Observing surface and cross-section morphology of thin films
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UV-Vis-NIR spectroscopy
UV-6
Measuring transmittance of thin films
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magnetic stirrer
Stirring the sol mixture
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drying oven
Drying the coated films
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rapid annealing furnace
Annealing the films
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ultrasonic cleaning instrument
Cleaning glass substrates
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