研究目的
研究不同银浓度喷雾法制备的掺银硫化锌薄膜的结构、形貌及光学特性。
研究成果
掺银硫化锌薄膜在较高银浓度下呈现立方结构,晶粒尺寸增大且缺陷减少。通过掺杂可调控其透光率和能隙等光学特性,使其适用于光热器件、微电子以及太阳能电池减反射涂层等领域。硫空位和亲水表面的存在进一步增强了其在电化学系统中的应用价值。
研究不足
该研究仅限于特定的银浓度(0-5%)和衬底温度(400°C),可能无法涵盖所有可能的变量。如FTIR结果所示,使用喷雾热解法可能会引入杂质或残留物。亲水性及硫空位可能影响某些应用中的长期稳定性。
1:实验设计与方法选择:
采用化学喷雾热解(CSP)沉积技术在400°C下于钠钙玻璃衬底上制备银掺杂与未掺杂的ZnS薄膜,银浓度梯度设置为0%、1%、3%、5%。该方法因其操作简便、成本经济且易于掺杂而被选用。
2:0%、1%、3%、5%。该方法因其操作简便、成本经济且易于掺杂而被选用。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:通过配置特定摩尔浓度的ZnCl?、CS(NH?)?和AgNO?双蒸水溶液实现目标掺杂量,沉积前对衬底进行清洁处理。
3:实验设备与材料清单:
设备包括布鲁克D2台式X射线衍射仪(XRD)、日本电子JSM-6360扫描电镜(SEM)、岛津UV-1800紫外-可见分光光度计(光学分析)、布鲁克MultiRAM拉曼光谱仪、珀金埃尔默Spectrum One傅里叶红外光谱仪(FTIR)、Fluoromax-4荧光光谱仪(光致发光)、XP触针式轮廓仪(厚度测量)及接触角测量仪(表面能分析)。材料包含ZnCl?、CS(NH?)?、AgNO?及钠钙玻璃衬底。
4:实验流程与操作规范:
将溶液喷涂至400°C预热的衬底表面,喷嘴与衬底间距20厘米。通过XRD、SEM、FTIR、紫外-可见、拉曼、光致发光及接触角测量对薄膜结构、形貌及光学特性进行表征。
5:数据分析方法:
采用Tauc图计算带隙,运用折射率、消光系数、介电常数及光学导率的计算公式,并与文献值进行对比分析。
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diffractometer
D2 phaser table-top model
Bruker
Used for x-ray diffraction analysis to identify crystal structures of the thin films.
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scanning electron microscope
JSM-6360
JEOL
Used to examine the surface morphology and presence of nanoparticles and pores in the thin films.
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UV-VIS spectrophotometer
UV-1800
Shimadzu
Used to measure optical absorbance and transmittance of the thin films.
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Raman spectrometer
MultiRAM
Bruker
Used to obtain Raman spectra for chemical analysis of the films.
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FTIR spectrometer
Spectrum One
Perkin Elmer
Used for Fourier transform infrared spectrometry to identify chemical bonds in the films.
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spectrofluorimeter
Flouromax-4
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Used for photoluminescence studies to detect emission peaks and vacancies.
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stylus profiler
XP Stylus Profiler
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Used to measure the thickness of the thin films.
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contact angle meter
Not specified
Not specified
Used to measure contact angles and surface free energy of the films.
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