低温ALD沉积Al掺杂TiO_2薄膜性能的研究及在钙钛矿太阳电池上的应用

以四异丙醇钛、三甲基铝和去离子水分别为钛源、铝源和氧源,低温条件下用原子层沉积(ALD)技术在FTO导电玻璃上制备TiO_2薄膜和掺杂不同比例元素Al的TiO_2(ATO)薄膜,并将其作为光阳极用于平面钙钛矿太阳电池。测量TiO_2和不同Al比例掺杂的ATO薄膜X射线衍射,研究掺杂比对TiO_2晶格的影响。同时,以FTO导电玻璃为基底在TiO_2(或ATO)薄膜上沉积Al做电极制备FTO/TiO_2/Al和FTO/ATO/Al,测量它们的I-V曲线,研究Al掺杂对TiO_2薄膜导电性能的影响。最后,以TiO_2和掺杂比为1:120制备的ATO为光阳极,组装成钙钛矿太阳电池器件FTO/TiO_2(或FTO/ATO)/CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/spiro-OMETAD/Au,测量电池J-V特性曲线。与TiO_2为光阳极器件相比,掺杂比为1:120的ATO基器件开路电压从0.89提高到1.01 V,填充因子从59%提高到64%,光电转换效率由9.26%提高到11.31%。发现少量Al掺杂不会改变TiO_2薄膜晶型结构,但是会改变TiO_2电阻。     

分段恒电位电化学沉积法制备CuInSe2吸收层

采用分段恒电位电沉积法在FTO导电玻璃上制备了CuInSe2 (CIS)薄膜.通过线性电位扫描分析了阴极的电化学反应,并通过电化学沉积法制备了CIS薄膜.结果表明,恒电位电化学沉积的薄膜与CIS的化学计量比相差较大,增加溶液中铟离子的浓度,可以提高铟在镀层的含量,使薄膜更接近CIS化学计量比.而采用分段恒电位法沉积薄膜,可以抑制铜硒化合物的生长,使薄膜更接近于CIS化学计量比.     

纳米晶NiO薄膜的电化学沉积及其光学性能研究

以Ni(NO_3)_2水溶液为沉积液,采用阴极电化学沉积法在FTO导电玻璃上制备了纳米晶NiO薄膜。通过X射线衍射、紫外-可见光透过谱等手段表征薄膜结晶性、表面微观形貌以及光学特性。结果表明,沉积电位以及沉积时间均对电化学沉积法薄膜沉积过程存在重要影响。在优化条件下(沉积电压为-0.9V、沉积时间为2~5min),所获薄膜致密均一,无裂纹,对可见光的透过率高达85%。     

Cu_2O敏化ZnO纳米棒的制备及其对光电性质的影响

以透明导电玻璃(FTO)为基底,采用电化学沉积法制备了Cu_2O敏化的ZnO纳米棒阵列复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨电镜(HRTEM)、电化学工作站研究了不同Cu_2O沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响。结果表明,电化学沉积的Cu_2O纳米晶可以与ZnO纳米棒形成异质结,提高ZnO纳米薄膜的光电转换效率,当Cu_2O的沉积时间为5min时,Cu_2O敏化ZnO纳米棒薄膜的光电转换效率最高。     

FTO/ITO复层导电薄膜的研究

采用溶胶凝胶法与溶液水解法分别制备ITO、FTO以及FTO/ITO复层导电膜,利用分光光度仪测量在可见光范围内的透光率,用四探针法精确测量薄膜的电阻率,通过扫描电镜观测薄膜的表面形态,微观颗粒形貌以及薄膜的厚度。实验表明,用SnCl4.5H2OI、n(NO3)3.4.5H2O、NH4F作为主要原料,通过溶胶凝胶法和溶液水解法可制备出低电阻率,高透光性的FTO/ITO复合导电薄膜。     

具有光透性的超长TiO_2纳米管阵列/FTO的制备及表征

采用电子束蒸发方法在透明导电玻璃FTO上沉积Ti金属薄膜,室温条件下在C2H6O2+NH4F中通过恒压阳极氧化法制备出超长TiO2纳米管阵列/FTO电极,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM),透射电子显微镜(TEM),X光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及光谱分析等方法对纳米管阵列/FTO电极进行了表征.研究表明,制备出的TiO2纳米管阵列内径43nm,管长5.4μm,经退火处理后得到长度为5μm锐钛矿相TiO2纳米管阵列/FTO透明电极,在可见光波长段的透射率为45%,在400nm波长处有一明显吸收峰.     

二氧化锡薄膜的制备、特性及应用

自七十年代中期以来,对二氧化锡薄膜及其应用的研究日益受到重视。本文综合介绍了二氧化锡薄膜的制备工艺,纯净和掺杂二氧化锡晶体薄膜的基本性质和在各种领域中的应用。     

超声振动辅助激光退火对FTO薄膜光电性能的影响

在激光退火处理掺氟二氧化锡(FTO)透明导电薄膜过程中引入超声振动, 研究了超声振动辅助激光退火对FTO薄膜晶体结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明: 与未施加超声振动时相比, 该方法可使薄膜上下位移而引起激光聚焦状态发生连续变化, 由此保证薄膜处于最佳退火范围内, 同时还可使薄膜表面激光熔融区域的颗粒被振动分散, 由此抑制颗粒团聚, 提高颗粒分布的均匀性和致密度, 最终有效地改善薄膜的光电性能。当振动功率为300 W时, 薄膜表面结构最为均匀、致密和平整, 此时光电性能达到最佳, 它在400~800 nm波段的平均透光率为84.7%, 方块电阻为9.0 Ω/□。     

溶剂对FTO薄膜的结构和光电性能的影响

采用喷雾热解法(SPD),分别使用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和去离子水作为溶剂制备F掺杂的SnO₂(FTO)透明导电薄膜,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四点探针电阻仪、霍尔效应仪和紫外可见分光光度计等手段对薄膜进行测试和表征,研究了溶剂对FTO薄膜结构、形貌和光电性能的影响,研究了溶剂对FTO薄膜结构与光电性能的影响。结果表明：FTO薄膜具有四方相金红石结构;使用不同溶剂制备的薄膜,其表面形貌和颗粒尺寸明显不同;使用甲醇为溶剂制备的FTO薄膜呈现饱满的金字塔状,晶粒尺寸均匀,结构致密,具有最佳的综合光学和电学性能,其电阻率可达4.43×10^-4 Ω·cm,载流子浓度为9.922×10²⁰ cm^-3,品质因数为1.646×10^-2 Ω^-1,可见光区透射比均大于75%。     

喷雾热解法制备掺氟氧化锡导电玻璃及其性能

采用喷雾热解法,以四氯化锡和氟化铵为原料、喷瓶为雾化装置,在载玻片上制得氟掺杂二氧化锡(FTO)透明导电薄膜。运用XRD、SEM、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪分别对薄膜进行了表征。研究了喷涂次数、衬底温度、前体浓度、掺杂浓度和醇水比对FTO薄膜光电性能的影响。结果表明,当衬底温度为500℃,SnCl4.5H2O浓度为0.81mol/L,NH4F浓度为0.1mol/L,醇水比为8:2,喷涂100次时,薄膜的光电性能较好,其方块电阻为13Ω/□,平均透光率为79%。     

电解液pH值对电化学法制备的CIGS薄膜光电性能的影响

以F 掺杂透明导电玻璃(FTO)为基底, 利用一步电化学沉积法制备了Cu(In_1-x,Ga_x)Se₂(CIGS)薄膜, 系统地研究了电解液pH值对CIGS薄膜的化学组分、结构及其光电性能的影响。结果显示通过改变电解液pH值可以有效调控薄膜中In和Ga的化学计量比。X射线衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)结果表明, pH值为2.0时制备的CIGS薄膜结晶性较好, 颗粒尺寸分布均匀。并且利用表面光伏技术研究了不同化学计量比对CIGS薄膜中光电荷动力学过程的影响, 结果表明n(Ga)/n(In+Ga)约为0.3时, CIGS薄膜的光电性能最好。     

无氟化学溶液法制备YBa_2Cu_3O_z超导薄膜

采用自主开发的无氟化学溶液沉积法在(00l)LaAlO_3单晶片上制备了YBa_2Cu_3O_z(YBCO)超导薄膜。研究了高温热处理过程中不同成相气氛和渗氧温度对YBCO薄膜结构和性能的影响。采用X射线衍射仪对薄膜进行了织构分析,通过扫描电镜和原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌。采用磁性能测试系统测量了薄膜的超导转变温度和磁化曲线。实验结果表明,在干燥的热处理气氛和400℃渗氧制备的YBCO薄膜具有更加优异的性能。     

沉积时间对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在氧气气氛中以高纯Zn为(99.999%)靶材,在单晶硅和石英衬底表面成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表明轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了ZnO薄膜的沉积时间对其性能的影响.结果表明,采用PLD法在室温下可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,但室温下沉积的ZnO薄膜的发射性能较差,沉积时间的延长不能改善薄膜的发光性能.     

CdS量子点敏化纳米TiO_2异质薄膜的制备和表征

以异丙醇钛(C12H28O4Ti)为主要原料合成氧化钛(TiO2)前驱体溶胶,并结合230℃水热处理得到TiO2溶胶,利用电流体动力学(EHD)技术在掺氟氧化锡导电(FTO)玻璃基片上镀膜,450℃高温煅烧制备具有多级结构锐钛矿TiO2纳米薄膜。以硝酸镉(Cd(NO3)2)及硫化钠(Na2S)分别为镉源和硫源,采用化学浴沉积技术在TiO2薄膜上沉积制备了量子点敏化的异质薄膜。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、电子透射电镜(TEM)以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis absorbance spectra)对薄膜结构和性能进行表征。结果表明,纳米TiO2薄膜具有亚微米球簇堆积结构,球簇之间形成尺寸连续分布的微纳通道,便于溶液的浸润和离子的表面吸附。敏化制备异质薄膜中硫化镉以量子点状态存在,晶粒尺寸为3～5nm范围内。UV-Vis吸收光谱证实量子点的量子限域效应,吸收发生蓝移现象。     

反应磁控溅射法制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜的结构和透明导电性能

以Zn/ZnO/ZnF2混合物为靶材,在衬底温度(Ts)为150℃和300℃、溅射气氛为Ar+O2和Ar+H2下反应溅射制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜,研究气体流量、Ts以及溅射气氛对薄膜结构及透明导电性能的影响.结果表明:对于Ar+O2下制备的FZO薄膜,Ts=300℃时有利于制备出具有(002)择优取向、结晶度高、压应力低且透明导电性能较好的薄膜.对于Ar+H2下制备的薄膜,Ts增大到300℃虽然提高了薄膜结晶度和透光性,降低了压应力,但薄膜厚度明显降低,薄膜导电性能变差.比较两种气氛下制备的FZO薄膜,发现Ar+H2下制备的薄膜可在150℃和0.8～3.2 mL·min-1的H2流量范围内得到更好的透明导电性能(电阻率为3.5×10-3Ω·cm,可见光平均透光率为87％).讨论Ar+H2气氛时H等离子的刻蚀作用与H掺杂、A r+O 2气氛时O离子的轰击作用与薄膜氧缺陷的变化、Ts升高时沉积原子反应活性与迁移能力增强以及Eg与载流子浓度的关系.     

Ni2+掺杂ZnO薄膜及粉体的结构和发光性能研究

采用激光脉冲沉积法,用XeCl准分子激光器在Si (100)基片、真空和5Pa氧气气氛下制备了Ni2+(0.8％(原子分数))掺杂的呈六角纤锌矿结构的ZnO薄膜.氧气气氛下制备的薄膜沿(002)取向生长,表面比较平整,平均颗粒尺寸为80nm.真空条件下制备的薄膜出现Zn2SiO4杂相,平均颗粒尺寸为150nm.和真空条件下制备的薄膜相比,氧气气氛下制备的薄膜具有较强的ZnO本征发光,在425nm附近出现由于填隙Zn缺陷引起的较宽的蓝光发光带,并且在482nm处出现了由于氧空位和氧间隙间的转换引起的较强的蓝光发光峰,同时由于氧缺陷引起的449nm附近的蓝光发光峰强度明显降低.     

纳米Ag2S/TiO2异质复合薄膜的制备和光电性能

以异丙醇钛(C12H28O4Ti)为主要原料合成氧化钛(TiO2)前驱体溶胶,并结合230℃水热处理得到TiO2溶胶,利用电流体动力学(EHD)技术在掺氟氧化锡导电(FTO)玻璃基片上镀膜,450℃高温煅烧制备具有多级结构锐钛矿TiO2纳米薄膜.以硝酸银(AgNO3)及硫化钠(Na2S)分别为银源和硫源,采用化学浴沉积...     

SnO2:F沉积的La0.67Sr0.33MnO3薄膜的电阻开关特性研究

采用脉冲激光沉积技术在SnO2:F(FTO)衬底上制备了La0.67 Sr0.33 MnO3( LSMO)薄膜.室温下利用直流电压对Au/LSMO/FTO三明治结构的器件进行了电化学测试.结果显示样品具有明显的双极性电阻开关性能.通过对I-V特性曲线进行分析,认为在高阻态时肖特基势垒和空间电荷限制电流输运机制调控.在高场区,电阻开关的高低阻态现象由电子陷阱中心分布的不对称引起的空间电荷限制电流理论来解释.     

环境气氛对类金刚石薄膜摩擦学行为的影响

用射频等离子体化学气相沉积法(RF-PECVD)制备了含氢类金刚石薄膜(DLC).采用表面轮廓仪和纳米压痕仪分别测量膜的厚度和硬度.通过控制摩擦环境气氛对DLC薄膜和钢球对磨的摩擦系数进行了系统研究.利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析了磨痕及磨斑的形貌,对DLC薄膜在不同气氛下的摩擦现象进行了表征和解释.结果表明,DLC薄膜的摩擦学行为与气氛中的O2、H2O和N2有关,其中N2的存在是DLC薄膜具有超低摩擦系数的重要原因.     

浸渍法在玻璃单层上选择沉积TiO2薄膜

以硅烷偶联剂作为表面修饰剂,在大气气氛中于普通载玻片上的有机单层上选择沉积制备出TiO2薄膜.使用差示扫描量热-失重(DSC-TG)分析、X射线衍射(XRD)分别对TiO2薄膜的凝胶前驱体和TiO2粉末进行表征,并对TiO2薄膜进行了X射线荧光光谱(XRF)分析.结果表明,所制备的TiO2薄膜是纳米级的锐钛矿单层膜.