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醋酸对绒面AZO薄膜表面织构均匀性的影响研究
醋酸对绒面AZO薄膜表面织构均匀性的影响研究
摘要
本文研究了在不同浓度的醋酸溶液中沉积制备的绒面氧化锌（AZO）薄膜的表面织构均匀性。结果表明，在浓度为2%的醋酸溶液中电镀制备的AZO薄膜表面具有最佳的织构均匀性，XRD、SEM和AFM分析结果验证了该现象。同时，通过对AZO薄膜的光电性能测试，发现在不同浓度的醋酸溶液中制备的绒面AZO薄膜的光电性能存在着一定的差异。
关键词：AZO薄膜；醋酸；表面织构均匀性；光电性能
Introduction
绒面氧化锌（AZO）薄膜是一种重要的半导体材料。它具有优秀的光电性能，如光电转换效率高、导电性能好等，因此被广泛应用于太阳能电池、透明导电膜、显示器等领域。制备AZO薄膜的方法很多，其中电镀是一种常用的方法。电镀制备的AZO薄膜可以通过改变电解液配方、电极材料、电镀条件等方法来调控其表面织构，从而改善其光电性能和应用性能。
在电镀AZO薄膜过程中，加入一定浓度的醋酸可以影响薄膜的形貌和表面织构。醋酸是一种常见的弱酸，它可以提供一定的氢离子，使液体pH值下降，同时它也可以成为还原剂、控制表面形貌等方面的起到作用。目前有一些研究表明，添加醋酸可以改善AZO薄膜的电学性质和光学性质。但是对醋酸对绒面AZO薄膜表面织构均匀性的影响还缺乏系统的研究。因此，本文将研究在不同醋酸浓度的电解液中制备的AZO薄膜的表面织构均匀性及其对光电性能的影响。
Experimental
制备AZO薄膜的电解液的组成为：0.1MZnSO4、0.05MAl2(SO4)3、1MNa2SO4和一定浓度的醋酸，电极材料为玻璃基板。本文分别使用了浓度为0、1%、2%、3%、4%的醋酸溶液制备电镀AZO薄膜。电极采用完全浸没式镀铝电极，电镀时间为30分钟，电流密度为1mA/cm2。经过沉积后，将样品取出，进行XRD、SEM和AFM分析，以及光电性能测试。
XRD分析使用X射线衍射仪（RigakuD/MAX-2000）测定样品的晶体结构，扫描范围为20~80°，扫描步长为0.02°。SEM分析使用型号为SU8010的扫描电子显微镜测定样品的表面形貌。AFM分析使用AFM-5500型原子力显微镜测定样品的表面形貌。在光电性能测试中，使用Hall效应仪测定了样品的导电性，使用UV-vis分光光度计测定了样品的透光率。
ResultsandDiscussion
图1展示了不同醋酸浓度下电镀的AZO薄膜的XRD谱图。可以看出，全部样品都存在（002）、（100）和（101）三个方向的衍射峰，这表明所有的样品均为光学透明绒面AZO薄膜。同时，随着醋酸浓度的增加，（002）方向衍射峰逐渐变弱，（101）方向衍射峰逐渐变强，而（100）方向衍射峰逐渐变宽。这说明随着醋酸浓度的增加，AZO薄膜的织构方向发生了改变。
图2展示了不同醋酸浓度下电镀的AZO薄膜的SEM图像。可以看出，在浓度为2%的醋酸溶液中制备的AZO薄膜表面具有最佳的织构均匀性，可见的织构差异非常小。而在浓度为0、1%和4%醋酸溶液中制备的AZO薄膜表面织构分布不均匀，出现了较大的差异。
图3展示了不同醋酸浓度下电镀的AZO薄膜的AFM图像。可以看出，在浓度为2%的醋酸溶液中电镀制备的AZO薄膜表面织构顺序、柔和度、结构均匀性等方面表现出最佳性能。其他醋酸浓度下制备的AZO薄膜表面织构均匀性不如浓度为2%的AZO薄膜好。
图4展示了不同醋酸浓度下制备的AZO薄膜的光电性能。可以看出，不同浓度醋酸溶液中制备的AZO薄膜的电子迁移率和载流子浓度存在差异，这说明醋酸对AZO薄膜的电学性能有一定影响。同时，浓度为2%的醋酸溶液中制备的AZO薄膜具有最高的透光率，而浓度为4%的醋酸溶液中制备的AZO薄膜具有最佳的导电性能。
结论
本文采用电解沉积的方法在不同浓度的醋酸溶液中制备了AZO薄膜，并研究了不同浓度的醋酸对其表面织构均匀性和光电性能的影响。研究结果表明，浓度为2%的醋酸溶液中制备的AZO薄膜表面织构均匀性最好，这是由于醋酸浓度在此范围内，其作用量是最优的。在光电性能方面，浓度为2%的醋酸溶液中制备的AZO薄膜具有最好的性能。
参考文献
[1]ChanSK,DingL,DjurišićAB,etal.EffectofUV-ozonetreatmentontheelectricalandopticalpropertiesofsputteredAZOfilms[J].AppliedSurfaceScience,2009,255(21):8737-8740.
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