透明導(dǎo)電摻鋁氧化鋅薄膜的制備修飾及其自清潔性能研究

【摘要】：摻鋁氧化鋅(Al-doped ZnO，簡稱AZO)薄膜是一種具有高透射率和低電阻率的n型半導(dǎo)體透明導(dǎo)電薄膜，廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)儀器中。隨著材料多功能化的發(fā)展，對于AZO薄膜來講，在保持其透明、導(dǎo)電性能的基礎(chǔ)上，研究其自清潔性能是很有必要的。 本文用溶膠凝膠和磁控濺射兩種方法制備了透明導(dǎo)電AZO膜，并對其進(jìn)行化學(xué)刻蝕和表面修飾，得到了兼具透明、導(dǎo)電與自潔性能于一體的AZO膜。通過分析制備工藝，優(yōu)化實驗條件，用XRD、SEM以及AFM等方法對AZO膜表面的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行測試，使用紫外可見分光光度計、四探針測試儀、接觸角測試儀等測試光電性能以及自潔性能，并研究了表面形貌與光電性能及自潔性能之間的關(guān)系。 采用溶膠凝膠法制備AZO薄膜時，提拉次數(shù)為12層時，性能最優(yōu)，此時平均透過率達(dá)到87%，面電阻為3.56×10~3Ω/sq，AZO膜厚度約為665nm，表面顆粒大小均一、晶界清晰，方均根粗糙度僅為1.63nm。通過對AZO膜進(jìn)行化學(xué)刻蝕和表面修飾以獲得自潔功能，在刻蝕濃度0.5%，刻蝕時間20s條件下AZO薄膜綜合性能較好，接觸角為147.43°，面電阻為6.76×10~3Ω/sq，平均可見光透過率約為80%，此時方均根粗糙度為68.26nm。 采用射頻磁控濺射法制備透明導(dǎo)電AZO膜時，功率為200W時，性能最優(yōu)，此時平均透過率達(dá)到80%左右，面電阻為0.55×10~3Ω/sq，得到的AZO膜厚度約為580nm，表面顆粒大小均一、晶界清晰，方均根粗糙度僅為2.13nm。與前同樣的方法進(jìn)行刻蝕和修飾，刻蝕時間30s時，AZO薄膜綜合性能最好，AZO薄膜的接觸角為138.90°，面電阻為1.97×10~3Ω/sq，平均可見光透過率大約為72%，方均根粗糙度為82.08nm。 【關(guān)鍵詞】：AZO膜 刻蝕 光學(xué)性能 電學(xué)性能 自潔性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題背景及研究目的和意義8-9
• 1.2 摻鋁氧化鋅薄膜的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 AZO 薄膜的結(jié)構(gòu)9
• 1.2.2 AZO 薄膜的性質(zhì)9-10
• 1.2.3 AZO 薄膜的應(yīng)用10-11
• 1.2.4 AZO 薄膜的制備方法11-13
• 1.3 自潔仿生薄膜的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 自潔仿生薄膜概述13-15
• 1.3.2 自潔仿生膜的制備方法15-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 實驗材料及研究方法18-24
• 2.1 試驗試劑及儀器18-19
• 2.1.1 實驗試劑18
• 2.1.2 主要設(shè)備18-19
• 2.2 實驗流程19
• 2.3 實驗方法19-21
• 2.3.1 玻璃的前處理工藝19
• 2.3.2 透明導(dǎo)電 AZO 膜的制備19-21
• 2.3.3 自潔 AZO 膜工藝研究21
• 2.4 AZO 薄膜的測試表征方法21-24
• 2.4.1 相組成分析21-22
• 2.4.2 表面形貌分析22
• 2.4.3 原子力顯微鏡分析22
• 2.4.4 紫外-可見吸收光譜分析22-23
• 2.4.5 面電阻測試23
• 2.4.6 接觸角測試儀23-24
• 第3章 溶膠凝膠法制備 AZO 膜及其性能研究24-41
• 3.1 引言24
• 3.2 制備方法24-27
• 3.2.1 溶膠凝膠法制備透明導(dǎo)電 AZO 膜25-27
• 3.2.2 自潔 AZO 膜的制備27
• 3.3 溶膠凝膠工藝研究27-31
• 3.3.1 拉膜次數(shù)對結(jié)構(gòu)和形貌的影響27-29
• 3.3.2 拉膜次數(shù)對光電性能的影響29-30
• 3.3.3 膜厚度測試及表面分析30-31
• 3.4 化學(xué)刻蝕工藝研究31-40
• 3.4.1 刻蝕濃度的影響32-35
• 3.4.2 刻蝕時間的影響35-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 磁控濺射法制備 AZO 膜及其性能研究41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 制備方法41-43
• 4.2.1 磁控濺射法制備透明導(dǎo)電 AZO 膜41-43
• 4.2.2 自潔 AZO 膜的制備43
• 4.3 磁控濺射工藝研究43-48
• 4.3.1 濺射功率對結(jié)構(gòu)與形貌的影響43-45
• 4.3.2 濺射功率對光電性能的影響45-46
• 4.3.3 膜厚度測試及表面分析46-48
• 4.4 化學(xué)刻蝕工藝研究48-53
• 4.4.1 刻蝕時間的影響48-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果59-61
• 致謝61

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