cualo2透明导电薄膜与粉体的制备及性能分析

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2、精品参考文献资料优秀毕业论文CuAl02透明导电薄膜与粉体的制备及性能研究摘要CuAl02是一种天然的P型透明导电氧化物(TCO)材料，直接和间接带隙分别为3．5和1．8eV，具有铜铁矿结构。由于在可见光范围内具有高的透明度(宽带隙)、电导率，在太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其它光电器件领域有较为广泛的应用。TCO的出现开拓了光电子器件研究的新领域，但P型TCO的相对缺少却严重制约了透明氧化物半导体(TOS)相关器件的发展与应用，阻碍了TCO向半导体全透明光电器件的研究开发。1997年Kawazoe等人制备并发表了P型透明导电CuAl02薄膜的研究报告，使得CuA

3、l02作为一种天然的P型TCO，成为近年来的研究热点。本论文采用溶胶．凝胶制备技术，在相对较低温度下制备了CuAl02微晶，并研究了其反应机理和反应动力学。同时在此基础上发展了一种络合溶胶．凝胶法来制备CuAl02单晶，即采用络合物对溶胶．凝胶过程进行络合反应。采用微波水热辅助络合溶胶。凝胶法在成功制备粉体的基础上制备CuAl02薄膜，并对其光学性能进行了测试。采用分析纯的Cu(CH3COOll2．H20和Al(N03)3．9H20为起始原料，通过溶胶．凝胶法在1200℃制备了CuAl02微晶，系统研究了煅烧温度，反应体系等工艺因素对合成CuAl02微晶的影响。采用X．射线

4、衍射分析(Ⅺm)，示差扫描量热分析(DSC)，透射电子显微镜(TEM)以及紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对产物进行了表征。结果表明，所得CuAl02微晶平均晶粒尺寸在100-150nm，颗粒分散性好，随煅烧温度的升高，一方面会导致晶粒的生长，同时也会导致CuO和CuAl204中间相的进一步反应，导致产物的粒度增加。不同的煅烧温度在一定程度上影响生成产物的形貌和粒度。对溶胶．凝胶法制备CuAl02微晶的反应活化能进行初步探讨，研究表明，采用阿仑尼乌斯公式可以计算出采用溶胶．凝胶法制备CuAl02微晶的反应活化能为88．25kJ／mol。在溶胶．凝胶法的基础上，采用络合

5、溶胶．凝胶法制备了结晶性能有所改善的CuAl02单晶，以分析纯的一水醋酸铜，氯化亚铜和三水硝酸铜为铜源，采用异丙醇铝和九水硝酸铝为铝源，采用柠檬酸络合溶胶．凝胶法在相对较低的温度下(1050℃)合成CuAl02单晶。系统研究了前驱物中铜盐、铝盐类型和络合剂用量及煅烧温度等因素对CuAl02单晶的影响。采用X_射线衍射分析(XRD)，差热．热重分析(DTA．TG)，透射电子显微镜(TEM)、选精品参考文献资料优秀毕业论文区电子衍射(SAED)以及紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对产物进行了表征。结果表明，所得CuAl02单晶平均晶粒尺寸在150nm左右，颗粒分散性好，选

6、区电子衍射图中衍射点规则排列，表明所得产物为单晶结构。对反应原料进行分析，初步确定合成CuAl02比较合适的反应原料为三水硝酸铜和异丙醇铝，不同络合比对溶胶的形成及其存在状态有一定的影响。随着温度的迸一步升高，CuAl02的衍射峰逐渐变尖锐，这表明随着烧结温度的升高，晶粒结晶性趋向完善。不同的煅烧温度和络合比能在一定程度上影响生成产物的形貌和粒度。对络合溶胶．凝胶法制备CuAl02单晶的反应机理进行初步探讨，研究表明，柠檬酸有利于形成CuAl02纯相。通过对络合溶胶．凝胶法制备CuAl02单晶的光学性能进行研究发现，与体材料相比发生了明显蓝移。随着煅烧温度的提高，CuAl0

7、2单晶的禁带宽度逐渐变小，禁带宽度Eg分别为4．05eV、3．88eV和3．75eV。表明材料的导电性得到了提高。采用微波水热辅助络合溶胶．凝胶法成功制备了CuAl02薄膜，研究了体系中热处理温度对反应产物的影响，结合XRD、FTIR和XPS，结果表明，微波温度为220℃，微波时间为60min，后续热处理温度为800。C可以得到(006)晶面取向生长的CuAl02纳米棒薄膜。关键词：CuAl02，溶胶．凝胶法，微晶，微波水热，薄膜Ⅱ精品参考文献资料优秀毕业论文RESEARCHoNPREPARArIoNANDPROP