不同衬底对nio薄膜结构和光透过性能的影响

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1、不同衬底对NiO薄膜结构和光透过性能的影响王玉新臧谷丹胨苴苴崔潇文刘奇辽宁师范大学物理与电子技术学院采用溶胶-凝胶旋涂法分别以玻璃和IT0为衬底，制备出具有较高光透过性能的NiO薄膜.进而利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、薄膜测厚仪和紫外-可见分光光度计（UV-V1S）分别表征了NiO薄膜的晶粒结构、表面形貌、薄膜厚度及光透过性能，并计算了薄膜的光学带隙值.结果表明：不同的衬底对NiO薄膜的结构和光透过性能具有一定的影响;在玻璃衬底上制备的NiO薄膜晶粒尺寸大小均一丑沿NiO（200）择优生长，而在IT0衬底上制备的NiO薄膜晶粒尺寸较

2、小且薄膜厚度较薄.两者在可见光范围内的平均透过率均达到80%左右，但在1T0衬底上制备的NiO薄膜在500nm左右有明显的吸收现象.并且在玻璃衬底上制备的NiO薄膜光学带隙值达到3.95eV.关键词：NiO薄膜;溶胶-凝胶法;衬底;表而形貌;透过率;）、SU8000型扫描电子显微镜、UV4501S型紫外-可见分光光度计（UV-V1S）、SGC-10型号薄膜测厚仪对所制备样品的结构、表面形貌、光透过性能及薄膜厚度进行表征和分析.2结果与讨论2.1XRD分析图1为两个样品的XRD图谱.从图中可以看出，玻璃衬底的样品在43.811°处出现NiO（200）衍射峰，

3、而IT0衬底的样品没有衍射峰出现，呈现非结晶态.出现上述情况的原因为相同条件下，NiO薄膜与玻璃衬底的晶格匹配得当，而与TTO衬底不能很好地结合在一起，因此在IT0衬底上生长形成的薄膜的晶粒尺寸较小；男一方而，溶胶在不同衬底上的附着能力不同，在玻璃衬底上的附着能力强于在1T0衬底上，因此在相同的匀胶和布胶的转速下，玻璃衬底上附着的溶胶较多，经过高温热处理后形成的薄膜较厚且晶粒尺寸较大，因而出现的衍射峰强度较明显;而在TTO衬底上附着能力较弱，其表面附着的溶胶较少，在向心力的作用下旋涂的不均匀，形成的薄膜成不定形态即非结晶态.图1不同衬底上的NiO薄膜的XR

4、D图Fig.1XRDpatternsoftheNiOthinfilmsondifferentsubstrates卜载原图2.2SEM分析将M个样品进行扫描电子显微镜拍照，其SEM照片如图2所示.图2不同衬底上的NiO薄膜的SEM照片Fig.2SEMimageoftheNiOthinfilmsondifferentsubstrates图2中a和b分别为2个样品的表面形貌.观察照片a，在玻璃衬底上生长的样品其表面较为平整光滑iL晶粒尺T大小均一、晶化程度适中;从照片b中可以观察到在IT0衬底上生长的样品，其薄膜比较疏松且空隙较多，形成的薄膜较薄晶粒尺寸较小，

5、有的地方没有颗粒的生长，因此在进行XRD测试时IT0衬底上生长的样品并没有出现相应的衍射峰，其SEM照片右上方颜色较深的部分是由于此处几乎没有形成NiO薄膜，而是进行测试时所喷的金离子覆盖在了衬底上，可见薄膜分布不均匀，猜测其薄膜厚度较薄.将2个样品以同样的手段进行薄膜厚度的测试，在进行薄膜的膜厚测量时，由于考虑到Sol-Gel旋涂法所制备的薄膜均匀程度不同，因此测量膜厚时选取了不同的点来进行测量.如图3选取点示意图所示.图3选取点示意图Fig.3Thediagramofselectpoint测量时选取点的选取方法为:在滤纸上画出与2cmX2cm的衬底大小

6、相同的正方形并以对角线交点为圆心，分别以0.5cm、1cm为半径做同心圆，做一条经过圆心的射线与同心圆的交点自左向右记为1、2、3、4、5,则这5个点为所选取的点.分别测出这5个点所在位置的膜厚，然后计算出平均值即为该溶胶浓度下制备的薄膜膜厚.测得薄膜厚度如表1所示.表1不同样品的薄膜厚度Table1Filmthicknessfordifferentsamples从表1屮可看出，ITO衬底生长的样品的薄膜厚度不均匀，不同选取点薄膜厚度差异较大，且平均薄膜厚度仅为117.5nni，而玻璃衬底上生长的样品其平均薄膜厚度为146.2nm，因此验证了从SEM照片上

7、观察后的猜测.2.3紫外可见透过光谱及光学带隙分析图4为两个样品的紫外-可见透射光谱图.图4中a和b分别为玻璃衬底和TTO衬底，从图屮看到2个样品在可见光范围内的平均透过率均达到80%左右.结合2个样品的表面形貌分析发现，虽然1T0衬底上制备的NiO薄膜的平均薄膜厚度较薄，但是该样品在可见光范围内的平均透过率并没有明显高于玻璃衬底上的NiO薄膜，并且在500nm左右有明显吸收的情况，这可能是由于薄膜厚度不均匀造成的影响，与其SEM照片的猜测相符合，II有吸收边发生红移的现象，这可能是由于溶胶与衬底不能紧密匹配所导致的.根据测得薄膜的平均厚度和光透过率数据，

8、绘制出两个样品的(ah丫)'h丫关系曲线.如图5所所示示..图4不