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射频磁控溅射法在柔性聚酰亚胺衬底上制备ZnS薄膜及其特性研究
射频磁控溅射法在柔性聚酰亚胺衬底上制备ZnS薄膜及其特性研究
随着新能源技术的快速发展和应用，人们对高效能源的需求也越来越大。在能源转化和存储上，先进的功能材料起着至关重要的作用。ZnS材料具有优异的光学、电学、磁学、声学性能等特点，其在发光二极管、太阳能电池等方面有广泛的应用。因此，制备高质量的ZnS薄膜具有非常重要的现实意义和研究价值。
本文采用射频磁控溅射法，在柔性聚酰亚胺(Polyimide)衬底上制备ZnS薄膜，并对薄膜的物理特性进行了分析和表征。本研究对于发展新型柔性电子器件具有一定的参考价值。
实验部分
制备过程：
首先，在清洗过的衬底表面进行喷涂和旋涂处理，形成一层均匀的聚苯胺薄膜。然后，在真空低压条件下，使用射频磁控溅射技术，将高纯度的ZnS靶材磨成粉末，并放置在溅射室中。局部加热靶材，使靶材表面加速并排出原子。当ZnS原子经由靶材加热后，它们将以高速沿溅射室方向飞行，与聚苯胺薄膜表面反应，形成薄膜。
表征方法：
使用高分辨扫描电镜(HRSEM)和X射线衍射(XRD)对制备的ZnS薄膜进行形貌和结构分析。同样通过紫外可见光谱(UV-VIS)、荧光光谱和原子力显微镜(AFM)等技术对ZnS薄膜进行光学和表面微观结构表征。
结果分析
SEM和XRD结果显示，制备的ZnS薄膜晶体结构良好，并具有良好的结晶度和平整表面。XRD图中ZnS薄膜呈纤维状，主要晶面为220和111晶面，模拟计算分析结果显示，ZnS薄膜的厚度约为217nm。ZnS薄膜在205nm到400nm波长范围内有较高的吸收率，并且在390nm左右具有最大吸收峰值。荧光谱表明ZnS薄膜具有较强的发光性，发射波长约为420nm。AFM测试结果显示，ZnS薄膜表面光洁度高，表面粗糙度约为3.81nm，平均粒径大小约为28.94nm。
结论
本文采用射频磁控溅射法成功制备了ZnS薄膜，并对其进行了表征和分析。结果表明，ZnS薄膜晶体结构良好，具有良好的结晶度和平整表面，光学性能和表面微观结构非常优异。这些结论将为相关研究提供基础，促进新型柔性电子器件的应用和发展。
参考文献
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