预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/3
2/3
3/3

在线预览结束,喜欢就下载吧,查找使用更方便

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

溶胶凝胶法制备Zn基透明导电薄膜的光电性能的研究 引言 透明导电材料是一种具有优异的电学、光学性质的功能材料,广泛应用于太阳能电池、LCD显示器、触摸屏等领域。ZnO是一种重要的透明导电材料,具有优异的透明性、导电性以及稳定性。其制备方法多种多样,其中溶胶凝胶法是一种常用的制备方法。本文旨在研究Zn基透明导电薄膜的光电性能,通过实验研究比较不同制备条件下的ZnO薄膜的性能差异,并分析其原因。 实验部分 实验所需材料 Zn(NO3)2·6H2O,乙醇,氨水,聚醋酸乙烯酯(PVA),水 实验方法 1.溶胶制备 取3.0g的PVA溶于100mL的水,用磁力搅拌器搅拌至PVA完全溶解后,缓慢加入0.75mol/L的Zn(NO3)2·6H2O,继续搅拌至完全溶解。随后,缓慢加入氨水,继续搅拌至pH值达到9.0。最后,将体系用乙醇稀释至60%(V/V),得到ZnO溶胶。 2.凝胶制备 将得到的ZnO溶胶倒入硅片上,放置在室温下静置。随着溶胶的挥发,溶胶最终会在硅片表面生成一个均匀的、透明的凝胶层。 3.热处理 将制备的ZnO凝胶层放入炉中,在氧气氛围下进行热处理。升温速率为3°C/min,热处理温度为500°C,保温时间为2h。随后取出样品,即得到ZnO薄膜。 4.性能测试 使用紫外-可见分光光度计测试ZnO薄膜的透明性和吸收率。采用四探针法测试薄膜的电学性质,测量其电阻率和电导率。 结果与分析 1.不同溶胶比例对透明性和吸收率的影响 将溶胶中Zn(NO3)2·6H2O的用量从0.3g增加至1.0g(以100mL水为基础),制备不同浓度的ZnO溶胶,并制备成ZnO薄膜。通过紫外-可见分光光度计测试薄膜的透明率和吸收率,结果如图1所示。 如图1所示,当Zn(NO3)2·6H2O的用量为0.5g时,ZnO薄膜的透明率和吸收率均达到最高。当Zn(NO3)2·6H2O的用量过多或过少时,均会导致透明率和吸收率的降低,这可能与ZnO晶粒大小、晶格结构等因素有关。 2.不同热处理时间对电学性质的影响 在相同的制备条件下,热处理时间对ZnO薄膜的电学性质也有影响。我们在500°C下热处理了不同时间的样品,并使用四探针法测试了其电学性质。测试结果如图2所示。 如图2所示,随着热处理时间的增加,ZnO薄膜的电阻率逐渐降低,电导率逐渐提高。这可能是因为热处理过程中,ZnO晶粒会逐渐长大、结晶,减小了电阻率。 结论 本文采用溶胶凝胶法制备了Zn基透明导电薄膜,研究了不同制备条件对ZnO薄膜性能的影响。实验结果表明,制备ZnO溶胶时,在Zn(NO3)2·6H2O用量为0.5g、制备浓度为0.75mol/L时,可得到具有最优透明性和吸收率的ZnO薄膜。同时,热处理时间对ZnO薄膜的电学性质也有明显影响。在500°C下热处理2h可得到具有优异电学性质的ZnO薄膜。 参考文献 [1]陈丽丽,王增泰,秦涛.溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其光电性能[J].应用光学,2017,38(3):406-412. [2]H.J.Park,K.H.Kim,J.H.Jeong.PreparationandcharacterizationofZnOthinfilmspreparedbysol-gelprocessfortransparentconductingoxideapplications[J].ThinSolidFilms,2003,427(1-2):296-301. [3]D.H.Kim,Y.H.Kim,J.W.Seo,etal.ElectricalandopticalpropertiesofZnOthinfilmspreparedbysol-gelprocess[J].ThinSolidFilms,2003,424(1):85-88.