以電沉積法制作大面積氧化鋅薄膜與奈米柱陣列ppt課件

1、以電沉積法製作大面積氧化鋅薄膜與奈米柱陣列Jeng-Jia You Yih-Min YehGraduate Institute of Opto-Mechatronics and MaterialsWuFeng Institute of TechnologyChia-yi, Taiwan 621, R.O.C.Key Words: ZnO films, ZnO nanorod arrays, electrodeposition, AAOtemplate.Advisor：S.C.Wang Student：Shih-Kai ShuOutlineIntroductionExperimental Sec

2、tionResults and DiscussionConclusionFuture workIntroduction氧化鋅 (ZnO) 是寬能隙且直接能隙特性的半導(dǎo)體資料之一，具有六方晶結(jié)構(gòu) (hexagonal structure) ，其室溫下能隙為3.37 eV，透過(guò)摻雜可得穩(wěn)定的導(dǎo)電性，且激子鍵結(jié)能較高，為60 meV。在室溫下仍有良好的發(fā)光效率，再者，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)內(nèi)，氧化鋅的高穿透性更提高了做為光電元件上的應(yīng)用性。氧化鋅已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在太陽(yáng)能的視窗層、壓電資料的外表聲波 (SAW) 元件、塊體聲波 (BAW) 元件、微感測(cè)器、微聲波元件及聲光元件、藍(lán)光、UV發(fā)光元件LED或雷射等。

3、而製備高次序氧化鋅奈米線陣列對(duì)於實(shí)現(xiàn)微光電元件是一個(gè)很重要的階段。Experimental SectionITO玻璃的前處理ITO 厚度約300 nm，穿透率約80% (reference to air)。試片的準(zhǔn)備方式是以鑽石切割筆將ITO 玻璃切成20 mm 20 mm 大小，各別用甲醇、丙酮以超音波震洗5分鐘。陽(yáng)極氧化鋁模板前處理陽(yáng)極氧化鋁模板是由美國(guó) Whatman公司所提供的商用陽(yáng)極氧化鋁模板，其孔徑為100 nm，厚度為60 m。由於模板是通孔的陽(yáng)極氧化鋁模板，必須將一面孔洞做封孔的動(dòng)作，本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用POLARON SC-500鍍金機(jī)在AAO 一側(cè)濺鍍金，作為電沉積之導(dǎo)電層。氧化鋅電

4、鍍液配置電鍍液的主要配方為氯化鋅、氯化鉀及過(guò)氧化氫溶液。氯化鋅溶液主要作用是提供反應(yīng)中鋅離子的來(lái)源，以氯化鋅溶液來(lái)成長(zhǎng)氧化鋅，為了提高溶液的導(dǎo)電性，減少電化學(xué)成長(zhǎng)過(guò)程中的電阻值，必需配以輔助電解質(zhì)。輔助電解質(zhì)的作用主要為添加溶液的導(dǎo)電性，多選擇用解離度高的鹽類(lèi)，而且輔助電解質(zhì)不能參與電化學(xué)的反應(yīng)，因此在本實(shí)驗(yàn)中採(cǎi)用0.1 M 左右的氯化鉀做為輔助電解液。Results and Discussion氧化鋅薄膜EPMA 分析環(huán)境為沉積電位-1.75V，鍍液溫度75 ，沉積時(shí)間10分鐘，pH值6.85，氯化鋅濃度10mM、氯化鉀濃度0.1M、過(guò)氧化氫濃度5mM。(a) 氧化鋅薄膜的SEI 圖(b)

5、氧原子的Mapping圖(c) 鋅原子的Mapping圖添加不同過(guò)氧化氫濃度之氧化鋅外表形貌SEM 圖 (a) 5mM (b) 10 mM (c) 15 mM不同濃度過(guò)氧化氫之氧化鋅XRD繞射圖。過(guò)氧化氫濃度分別為(a) 5 mM (b) 10 mM (c) 15 mM (為ITO)不同過(guò)氧化氫濃度之氧化鋅光穿透率。過(guò)氧化氫濃度為(a) 5 mM (b) 10 mM (c) 15 mM不同pH 值的氧化鋅薄膜外表形貌SEM圖 (a) pH值5 (b) pH值6 (c) pH值6.85 (d) pH 值8不同pH值的XRD繞射圖 (a) pH 值5 (b) pH值6(c) pH值6.85 (d)

6、 pH 值8 (為ITO)不同pH值之氧化鋅薄膜的光穿透率(a) pH值5 (b)pH值6 (c) pH 值6.85 (d) pH值8不同pH 值氧化鋅奈米線形貌SEM圖ZnO/AAO AFM 圖不同pH值的XRD繞射圖(為Au導(dǎo)電層)Conclusion過(guò)氧化氫的濃度改變對(duì)於氧化鋅的晶粒大小及緻密性具有顯著關(guān)連性，間接影響其穿透率。較低的pH 值所沉積薄膜的顆粒較大，可以明顯觀察到六方形的氧化鋅柱狀結(jié)晶體，過(guò)高的pH 值會(huì)使得顆粒大小不均勻、孔隙較多。氧化鋅 (002) 優(yōu)選方位受pH 值及電沉積時(shí)間影響很大；在pH = 5及電沉積時(shí)間超過(guò)60分鐘時(shí)，氧化鋅在(002) 的優(yōu)選沉積方位非常明顯。運(yùn)用定電位法製備的薄膜，較定電流法所製備的氧化鋅結(jié)晶顆粒較小，外表形貌較勻稱(chēng)，且穿透率也來(lái)的較佳，最正確穿透率可達(dá)90%。本研討發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電解液p