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纳米ZnO及掺杂La的ZnO%2fLa(OH)3混合膜的阴极电沉积的研究.pdf.pdf


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原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者:王筝畔日期:么钔年j,月lOB 学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者:互j降咆牛日期:∞p年,月/D日摘要摘要 ZnO作为一种重要的宽禁带()、高激子束缚能(60meV)的II—VI族半导体材料。由于具有良好的光、电、磁等性能,已广泛应用于发光元件、太阳能电池、气敏电极、压电传感器和光催化等领域。近年来,稀土离子(例Tb、Er、 Eu、Dy、Ce)掺杂的ZnO由于具有独特的发光属性而吸引了众多学者的研究, 但目前绝大多数研究集中在ZnO的替位掺杂上,对稀土氢氧化物与ZnO共沉积掺杂的研究尚不多见。本论文采用三电极恒电位电沉积技术,用热力学方法研究了ZnO薄膜电沉积过程中温度对电势-pH、物质分布系数、ZnO/Zn(OH)2溶解度的影响,并在氧化铟锡(indium tinoxide,ITO)玻璃电极上制备出具有高C轴择优取向的ZnO纳米棒阵列膜和稀土元素La掺杂的ZnO/La(OH)3共沉积膜。(N03)、组分的分布系数和ZnO/Zn(OH)2的溶解度热力学计算方法得出最佳电沉积实验条件及最终沉积产物。随后用沉积过程的循环伏安曲线、、薄膜的X射线粉末衍射、。光学研究发现,ZnO薄膜在可见光区具有高透光度(>80%)和较为陡峭的吸收边缘。最后结合实验提出了硝酸锌水溶液中电沉积ZnO的反应机理。采用控制阴极恒电位电沉积技术,在简单的Zn(N03)2溶液中,利用六亚甲基四胺(etramine,HMa3作为形貌控制试剂,直接在ITO导电衬底上制备出透明致密的ZnO纳米棒阵列膜。采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量散射谱、,对其结晶特性、表面形貌、组成、光学性质等进行了研究。结果表明在HMT的辅助作用下,所制备的具有c轴高度择优取向的ZnO纳米棒为高纯单晶纤锌矿结构,粒径约为300 nrfl,膜表面平整度明显提高。(>80%)和陡峭的吸收边缘,室温光致发光谱中强而尖锐的紫外发射峰和弱绿光发射峰说明所制备的ZnO纳米棒阵列膜具有良好的结晶度和优良的发光性能。采用阴极恒电位电沉积技术,在含不同浓度La3+ Zn(N03)2、 (OH)3共沉积膜。首先,通过摘要 La-N03-H20体系在25℃和70℃、组分的分布曲线和 ZnO/La(OH)3的溶解度热力学方法预测了La3+在N03离子溶液中的电化学行为。根据La--,随着溶液中N03‘离子的还原导致电极表面pH升高,而后La(OH)3开始沉积并与ZnO 在ITO电极表面形成混合共沉积膜,共沉积膜中La(OI-I)3组份的热分解温度经计算大致为662K。上述热力学分析通过在ITO导电电极上共沉积出 ZnO/La(OH)。实验发现随La3+浓度的增加而快速出现两相:分散的花状掺杂La的ZnO和在其底部由La(OH)3 及ZnO微晶组成的覆盖层。随搿+浓度的增加,ZnO/La(OH)3共沉积膜的光学透过性因表面平整度的下降而降低。关键词:ZnO纳米棒;电沉积;温度;稀-k;ZnOa_a(OH)3混合膜 Abstract Zincoxide(zno).all impotant II’VIsemiconductor materialwi廿1 awidedirect bandgap()and alarge excitonbindingenergy(60 meV)at room temperature, has beenwidely used inlumine

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  • 时间2016-06-28