强磁场下溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜工艺的研究

摘要

ZnO由于其自身的优良特性，近年来作为宽禁带半导体光电材料的研究越来越受到人们的重视。为了进一步提高其应用价值、早日实现产业化，对ZnO的各种性能研究层出不穷，制备具有纳米尺寸的ZnO薄膜已成为研究热点之一。
　　溶胶-凝胶法是合成纳米材料应用较多的一种方法。本论文以磁场理论及溶胶-凝胶理论为基础，利用自制的提拉机，通过浸渍-提拉法于载玻片上制备ZnO薄膜。着重研究了不同磁场强度和磁场方向对ZnO薄膜物理性质的影响，并考察强磁场下煅烧的工艺条件。通过XRD检测、扫描电镜、宏观观察、紫外-可见分光光度计对ZnO薄膜的结晶性能、表面形貌及光学性能进行表征。ZnO薄膜结晶性质优异，具有强烈的C轴择优取向，表面平整、颗粒均匀且结合致密，在可见光波段的透射率达70％以上。
　　磁场外使用单因素法研究了溶胶浓度、陈化时间、提拉速度、涂膜层数以及煅烧工艺对薄膜C轴择优取向及透光性的影响，结果表明煅烧温度、煅烧气氛以及煅烧方式的影响较显著，当煅烧温度为500℃、煅烧气氛为空气、煅烧方式为两次煅烧时氧化锌薄膜的C轴择优取向、表面形貌、对可见光的透过率较好。基于单因素实验结果，研究了磁场强度、磁场方向、煅烧温度、煅烧保温时间、煅烧方式等工艺参数对ZnO薄膜性质的影响。当磁场强度为1T，平行于磁场方向时薄膜的C轴择优取向最好；强磁场的引入降低了薄膜的结晶性和透光率，增大了ZnO晶粒的平均尺寸，当磁场强度为3T和4T时ZnO薄膜变为非晶态且透光率下降10%左右；垂直磁场方向煅烧温度为350℃时薄膜的结晶性最好，平行磁场方向、磁场强度为3T和4T煅烧温度为450℃时薄膜的结晶性最好。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 ZnO材料的晶体结构

1.3 ZnO薄膜的性质及应用

1.4 ZnO薄膜的研究现状

1.5 强磁场的作用及应用

1.6 本文研究的目的、意义与内容

第2章 实验过程及方法

2.1 实验设备与所用药品

2.2 薄膜的制备方法

2.3 表征方法

第3章 实验结果分析与讨论

3.1 无磁场条件下ZnO薄膜制备工艺及影响因素

3.2 磁场对ZnO薄膜质量的影响

3.3 磁场中煅烧工艺对ZnO薄膜质量的影响

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢