水溶液法zno薄膜的生长和形貌控制

《水溶液法zno薄膜的生长和形貌控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文摘要ZnO是一种重要的II一Ⅵ族半导体化合物，能广泛应用于光电领域。本文采用水溶液生长法，以硝酸锌和氨水为前驱生长液，通过衬底表面晶种层的外延生长方式，制备了高取向的六方纤锌矿氧化锌(ZnO)纳米／微米棒晶阵列薄膜。研究了znO棒晶在水溶液中外延生长的机理。考察衬底微结构、生长时间和初始锌离子浓度等对ZnO棒晶尺寸的影响。在生长溶液中添加硝酸镉，通过调节生长液中硝酸镉的浓度、pH值、硝酸镉的加入方式以及生长时间等考察了对ZnO薄膜形貌的影响。在生长溶液中加入氯化钠、柠檬酸钠、硝酸铵以及氟化铵研究了ZnO薄膜形貌的变化。利用XRD、SEM、EDS、FEsEM、TE

2、M和HRTEM等方法分析和表征了制得的ZnO薄膜的物相组成、晶体形貌和组织结构等。实验发现在氨水体系中加入硝酸镉，由于静电力作用，到正电的【Cd州H3)6】2+与[zn(NH3)4】2+竞争吸附于znO晶体(000了)负极性面，迫使大量[zn州H3)4】2+吸附于zno晶体的(1000)和(1010)晶面，导致棒径方向的生长速率增大，制备出直径高达700nm的znO棒晶，棒晶之间相互嵌合生长，得到了高取向、高致密度的ZnO多晶取向薄膜。生长溶液中加入柠檬酸钠后制备出片状ZnO；加入氟化铵后制各出针状ZnO。本文通过考察晶种层衬底微结构、生长时间和初始锌离子浓度等研究

3、了水溶液法znO的外延生长规律。实验结果表明：排列整齐一致的ZnO纳米棒晶阵列的制备需要衬底表面涂敷ZnO晶种层；随着生长时间的增加，棒的尺寸增大；生长液初始锌浓度主要影响棒的c轴方向的生长速率，浓度的增大有利于ZnO棒晶阵列的致密度以及整齐度；生长液中加入硝酸镉后，随着初始镉离子浓度的增加，棒径从～180nm增至～400nm；增大初始pH值后，Zn0棒晶的尺寸无明显变化，但薄膜由致密变的疏松，原因是小棒径的ZnO棒晶溶解；ZnO在原Zn州03)2／NH3·H20体系中生长lh后再置入【Zn洲03)2、Cd州03)2]／NH3·H20生长体系，随着二次生长液中镉离子

4、浓度由O．012M增至0．03M时，棒径从～300nm增至～700nm，且相互嵌合生长在一起，出现棒晶二次生长的现象。通过在生长液中添加Cd(N03)2，可实现大范围棒径尺寸的调节，其棒径的范围为～180nm至，700nm，并能制备出高取向、高致密度的ZnO多晶薄膜。关键词：ZnO；Cd州03)2；水溶液生长法；纳米／微米棒晶薄膜；片状；针状；ABSTRACTZincOxide(ZnO)isanimponantII一Ⅵgroupsemiconductingmaterialwhichcanbewidelyusedinphotoelectricfleld．Inthisp

5、印er，well—alignedandorientinghexagonal、vurtziteZnOnaulo／micro—rodarrayswerepreparedbytwo·stepaqueoussolutiongro、vthmethodusingzincnitrateandammoniaasprecursors．Thegro、^，thmechanismofrodc巧stalfilmswasinVestigated，andeffbctsoftheprocessingpa姗eters，suchaSseedsurfaceofsubstrate，gro、mhtimean

6、dprimaryzincconcentrationwerealsostudied．Moreover，r01eofCd(N03)2additionintogrovvthsolutionwereanalyzedbyadjustingCd(N03)2concentration，pHvalueofgrowthsolution，addedmannerofCd(N03)2and伊owthtime．CUstalstmcture，chemicalcompositionandsu—’acemo叩hoJogyofZnOnlmswerecharacterizedbyXRD，SEM，EDS

7、，FESEM，TEMandHRTEM．InVestigationint0ZnOseed1ayer，growthtimeandprima拶zincconcen仇ltionongro、vthofrodc拶stalsindicatedthatZnOseedlayerwascTlJcialforgro、Vthofwell-alignedZn0nanorodamy．Rodsizeoffilmswereincreasedwithprolonggr0、汕time．Prima叫zincconcentrationmainIya舵ctgro叭hrateincaXisdirectio