膜厚与紫外光辐照对反应溅射法制备的F掺杂SnO2薄膜结构与光电性能的影响EI北大核心CSCD

以Sn+SnF2为靶材,在衬底温度为150和300℃通过反应磁控溅射法制备了厚度为20~400 nm的F掺杂SnO2(FTO)薄膜,并通过紫外光(UV)辐照对2种厚度(20和240nm)的样品进行了后处理,研究了膜厚和UV辐照时间对薄膜结构与透明导电性能的影响。结果表明:随着膜厚或衬底温度的增加,FTO薄膜结晶度提高,但择优取向保持为(211)面;与此同时,薄膜中压应力增大,而导电性能下降。随着膜厚的增加,薄膜透光性先降低后增加,而其禁带宽度(Eg)先明显增加后趋于稳定。增大衬底温度可增大薄膜的透光性和Eg。UV辐照可明显提高薄膜的载流子浓度,从而增强薄膜的导电性能,但对薄膜的透光性无明显改变。另外,讨论了膜厚引起FTO薄膜结构及光电性能变化的相关机制,分析了UV辐照对FTO薄膜光电性能的改善机理。     

聚乙二醇对FTO基底上电沉积?热氧化制备的ZnO薄膜光电化学性能的影响

通过先电沉积后热氧化的方法在氟掺杂Sn O2(FTO)基底上制备了多孔ZnO薄膜。研究了聚乙二醇(PEG-6000)质量浓度对ZnO薄膜的形貌、结构及可见光光电流的影响。结果表明,在恒定电流密度7.0 mA/cm~2沉积300 s的条件下,于含有0.4 mol/L Zn Cl2、5.0 mol/L NH_4Cl和0.4 mol/L H3BO3的镀液中添加10～200 mg/L的PEG-6000,有利于在FTO基底上得到结合良好的金属Zn沉积层,热氧化后转变为有基底Sn自发掺杂的多孔ZnO薄膜。其中PEG质量浓度为50 mg/L时制得的ZnO薄膜厚度最大、孔隙最多,表现出良好的光电化学性能。     

射频反应磁控溅射制备的SnO_2及SnO_2:F薄膜结构与透明导电性能

以Sn和Sn+SnF_2为靶材,采用射频(RF)反应磁控溅射法在150℃不同O_2流量下制备了厚度约为300 nm的SnO_2和SnO_2:F薄膜。通过X射线衍射、Hall效应测试系统和紫外–可见分光光度计研究了两种薄膜的结构和透明导电性能。结果表明:随O_2流量增加,SnO_2薄膜由非晶变为多晶,择优取向从(101)面过渡到(211)面,薄膜电阻先减小后增大,平均透光率逐渐上升。随O_2流量增加,SnO_2:F薄膜结构与透明导电性能的变化规律与SnO_2薄膜类似,SnO_2:F薄膜的择优取向依次为(002)、(101)和(211)面,由于F掺杂,SnO_2:F薄膜的载流子浓度和迁移率明显增加,电阻率降低,同时平均透过率有所提高。目前,在合适的O_2流量下,SnO_2:F薄膜可达到的最低电阻率为4.16×10~(–3) ?·cm,同时其平均透光率为86.5%。     

电沉积制备太阳能电池吸收层铜锌锡硫薄膜

以硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚锡、硫代硫酸钠、柠檬酸钠为电解质,采用电沉积法在FTO导电玻璃上制备Cu/Zn/Sn/S前驱物,热处理后获得铜锌锡硫(Cu_2ZnSnS_4,CZTS)薄膜。通过单因素试验优化了镀液组成、pH值、沉积电位、沉积时间,得到了最佳的CZTS薄膜,其结晶性好,禁带宽度为1.55eV。它与ZnO缓冲层组装太阳能电池,光电转换效率最高为1.5×10~(-2)%。     

二氧化锡-石墨烯复合薄膜的制备及结构和性能

通过酸化和表面活性剂处理改善了石墨烯的分散稳定性,采用喷雾热解法在玻璃基底上制备了掺杂氟的二氧化锡(FTO)薄膜及其与石墨烯的复合(FTO-G)薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了薄膜的结构和微观形貌;采用紫外分光光度计、高精度雾度仪和四点探针方阻仪分析了薄膜的光学和电学性能。结果表明:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有较好的分散稳定效果,石墨烯的加入对FTO的结构和性能产生了显著的影响,并出现花椰菜特征的表面形貌;当酸化石墨烯浓度为0.3 mg/m L时,FTO-G复合薄膜具有最大的择优取向度、最小的方块电阻为5.0?/sq和最大的雾度值为10.53%,品质因数最高为15.51×10-3?-1,综合性能最好。     

镍掺杂对FTO薄膜光电性能的影响及机理分析

本文以单丁基三氯化锡(MBTC)为锡源,氟化铵(NH₄F)为氟源,甲醇为溶剂,六水合氯化镍(NiCl₂·6H₂O)为镍源,采用气溶胶辅助化学气相沉积(AACVD)制备了镍掺杂FTO薄膜。利用分光光度计、四探针电阻仪及霍尔效应测试仪对镍掺杂FTO薄膜的光学性能、电学性能进行表征和分析,并基于第一性原理对掺杂体系的电子结构进行了计算。结果表明,Ni掺杂的FTO薄膜为四方金红石结构,导电性能有所提高。当Ni/Sn为2%(原子数分数)时,品质因数Φ_TC达到3×10^-2Ω^-1,电阻率ρ为3.79×10^-4Ω·cm,可见光平均透过率约为80%,载流子浓度n为6.88×10²⁰ cm^-3,迁移率μ为13.31 cm²·V^-1·s^-1。     

常压化学气相沉积法制备氟掺杂TiO_2自清洁薄膜

以四异丙醇钛[Ti(OC3H7)4,TTIP]和三氟乙醇(CF3CH2OH,TFE)为前驱体,采用常压化学气相沉积制备了氟(F)掺杂TiO2自清洁薄膜。通过扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见透射光谱等手段对样品进行分析,研究了前驱体TFE的流量与薄膜性能之间的关系。结果表明:前驱体TFE的引入会在TiO2中掺入F并抑制薄膜中锐钛矿相的形成。光催化性能和亲水性能测试表明,沉积F掺杂TiO2薄膜的最佳TFE流量为5.94L/min。     

溶液组成对喷雾热解法制备氟掺杂二氧化锡导电薄膜性能的影响

以四氯化锡和氟化铵为原料,异丙醇和水为溶剂,采用喷雾热解法,在载玻片上制备氟掺杂二氧化锡导电薄膜(fluorine-doped tin oxide,FTO)。研究了四氯化锡浓度、氟化铵浓度、双氧水浓度、异丙醇与水的体积比对FTO薄膜的透光率和方块电阻的影响。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪分别对FTO薄膜进行了表征。结果表明:在喷雾热解液中加入少量的H2O2(0.05mol/L)可明显提高FTO薄膜在可见光区的透光率,而不影响其方块电阻;当喷雾热解液组成为0.8mol/LSnCl4,0.1mol/LNH4F,0.05mol/LH2O2,异丙醇与水的体积比为8:2,衬底温度为500℃,喷涂100次时,所得FTO薄膜在可见光区的平均透光率为84%,方块电阻为15Ω/□,且FTO薄膜平整致密、二氧化锡晶粒均匀。     

添加剂对锡–银–铜共沉积的影响

通过测定循环伏安曲线、镀层表面形貌和X射线衍射谱图,研究了单一的烷基糖苷(APG)或APG+槲皮素的组合添加剂对Sn–Ag–Cu三元合金共沉积的影响。镀液的基础组成和工艺条件为:Sn(CH3SO3)20.18 mol/L,Ag2O 0.006 mol/L,Cu(CH3SO3)20.001 2 mol/L,硫脲0.06 mol/L,羧乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)1.0 mol/L,pH 5.0,温度25°C,电流密度6.6 mA/cm2,时间30 min。结果表明,镀液中APG或APG+槲皮素的存在使锡离子的扩散系数减小,Sn–Ag–Cu三元合金的共沉积过程受阻。镀液中加入1.00 g/L APG或1.00 g/L APG+0.05 g/L槲皮素后,Sn–Ag–Cu镀层外观改善,镀层结晶细致、均匀,晶面择优取向由Sn(211)转变为Sn(200)。因此,APG或APG与少量槲皮素的组合适合用作Sn–Ag–Cu共沉积的添加剂。     

膜厚与紫外光辐照对反应溅射法制备的F掺杂SnO_2薄膜结构与光电性能的影响

以Sn+SnF_2为靶材,在衬底温度为150和300℃通过反应磁控溅射法制备了厚度为20～400 nm的F掺杂SnO_2(FTO)薄膜,并通过紫外光(UV)辐照对2种厚度(20和240nm)的样品进行了后处理,研究了膜厚和UV辐照时间对薄膜结构与透明导电性能的影响。结果表明:随着膜厚或衬底温度的增加,FTO薄膜结晶度提高,但择优取向保持为(211)面;与此同时,薄膜中压应力增大,而导电性能下降。随着膜厚的增加,薄膜透光性先降低后增加,而其禁带宽度(E_g)先明显增加后趋于稳定。增大衬底温度可增大薄膜的透光性和E_g。UV辐照可明显提高薄膜的载流子浓度,从而增强薄膜的导电性能,但对薄膜的透光性无明显改变。另外,讨论了膜厚引起FTO薄膜结构及光电性能变化的相关机制,分析了UV辐照对FTO薄膜光电性能的改善机理。     

择优取向氮掺杂氧化铟薄膜的制备及其光电性能

为探索氧化铟基半导体薄膜择优取向的控制生长策略，并探究晶面取向对光电性能的影响，采用磁控溅射技术在石英(SiO2)衬底上分别制备了具有(222)和(440)晶面择优取向的氮掺杂氧化铟(In2O3:N)薄膜，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外–可见分光光度计对In2O3:N薄膜的晶体结构、表面形貌、元素组成、光学带隙进行了表征，并研究了不同择优取向薄膜的光电特性。结果表明：不同择优取向In2O3:N薄膜的氮掺杂均以替位式为主，氮掺杂会导致氧化铟的禁带宽度减小至2.89 eV。相比(222)晶面择优取向，(440)晶面择优取向的In2O3:N薄膜的光响应时间更短。     

SnO2薄膜对锆钛酸铅光电性能的提升

锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜具有良好的铁电–光伏特性,是性能优良的光电器件材料。使用溶胶–凝胶法在单晶硅上制备PZT铁电薄膜,为了增加PZT薄膜的光伏特性,使用气相沉积技术在PZT薄膜表面沉积一层SnO_2半导体薄膜。结果表明:光电转化效率从7.32×10~(–6)提高至2.17×10~(–5),提升了约2倍。SnO2薄膜能够消除电极与PZT之间的Schottky势垒,有效地分离所产生的电子–空穴对,显著增加PZT的光电流,对PZT极化后,使退极化电场与SnO_2/PZT界面电场方向一致,在二者电场的共同作用下,可以进一步分离光生电子–空穴,PZT的光电流提高了1倍。     

超薄SnO_2修饰Cu_2O多孔薄膜的可见光光电化学性能

在FTO(即掺杂氟的Sn O2透明导电玻璃)基底上采用两步恒流电沉积,得到厚度约500 nm的金属Cu薄膜,然后置于Sn O2溶胶中浸渍并经175°C加热氧化,制得由超薄Sn O2修饰的Cu2O多孔薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)和漫反射–紫外可见光谱(UV-Vis DRS)表征了试样的结构、形貌及光学性质。通过在0.2 mol/L Na2SO4溶液中测试样品在可见光和零偏压下的光电流,分析了薄膜的光电化学性能。结果表明,超薄的Sn O2修饰层能显著增强Cu2O多孔薄膜的光电化学性能。在Sn O2溶胶中浸渍10 s所制备的超薄Sn O2修饰Cu2O多孔薄膜,其光电流密度是Cu2O未修饰薄膜的4倍。     

FTO薄膜表面激光诱导制备ZnO纳米结构

采用磁控溅射法在FTO(掺氟二氧化锡)玻璃基底表面沉积金属Zn层,再将其置于双氧水溶液中,通过纳秒脉冲激光对其表面进行辐照处理来实现ZnO纳米结构的制备。研究了激光能量密度和扫描速率对ZnO纳米结构的形成和得到的ZnO纳米结构复合FTO(Zn O/FTO)薄膜表面形貌和光电性能的影响。结果表明,当Zn层厚度为200 nm时,可保证FTO薄膜表面既出现完整的Zn O纳米结构,又仅有少量Zn剩余。当激光能量密度为0.80 J/cm2,扫描速率为15 mm/s时,FTO薄膜表面制备出了均匀一致性最好的ZnO纳米结构,此时ZnO/FTO薄膜有最佳的光电性能,其在400～800 nm波段的平均透光率为70.18%,平均反射率为7.10%,方块电阻为9.23Ω。     

超声喷雾热分解法制备硅薄膜太阳电池用ZnO：In透明导电膜

采用超声喷雾热分解法,在Eagle2000衬底上制备ZnO薄膜。通过Hall测试、X射线衍射、扫描电子显微镜和透过率测试研究不同In掺量对ZnO薄膜电学、结构、表面形貌和光学特性的影响。结果表明：当In摩尔掺量（In与ZnO的摩尔比）为1.5%时,获得的薄膜具有较低的电阻率（2.48×10–3cm）;所有In掺杂ZnO...     

钛基掺锑二氧化锡电极中间层对其电氧化性能的影响

采用电沉积–热氧化法制备含有中间层的钛基锑掺杂二氧化锡电极。研究了在含Sn和Sb(摩尔比9∶1)的乙醇溶液中电沉积制备的中间层对Ti/SnO2–Sb电极表面形貌、组成、电氧化性能和寿命的影响。有中间层和无中间层的Ti/SnO2–Sb电极表面均有龟裂。与无中间层的Ti/SnO2–Sb电极相比,有中间层的Ti/SnO2–Sb电极表面Ti含量较少,Sb、Sn含量较高。有中间层的Ti/SnO2–Sb电极的析氧电位较高,寿命较长,对甲基橙的降解率为94.1%(仅比无中间层的Ti/SnO2–Sb电极低1.3个百分点。     

水对常压CVD法制备SnO_2:F透明导电薄膜雾度的影响

为制备高雾度、高透过和高导电透明导电薄膜玻璃,采用常压CVD法在硼硅玻璃基板上分别以单丁基三氯化锡(MBTC)为前驱物、三氟乙酸(TFA)为掺杂剂、去离子水为催化剂,制备了Sn O_2:F透明导电薄膜。研究了不同水用量对薄膜雾度的影响,并分析影响雾度变化的机理。结果表明:通过调节水的用量可实现高雾度、高透过和高导电薄膜的生成。随着水用量的增加,薄膜平均晶粒尺寸、结晶度和雾度先增大后减小;当水用量为MBTC摩尔量的1.5倍时,制备出雾度为14.3%、可见光透过率为76.8%、方块电阻为3.2?/□的薄膜。水的加入和用量的调节有效的解决了雾度和透过率之间相互影响的难题。     

沉积次数对CdS/TiO_2复合纳米薄膜光电性能的影响

采用水热法在FTO导电玻璃基底表面制备了结构规整的TiO2纳米棒阵列,利用连续离子层吸附反应(SILAR)法在TiO2纳米棒阵列表面沉积生长了CdS量子点,采用紫外可见分光光度计和电化学工作站表征了薄膜的光学和光电性能,随着CdS循环次数的增加,薄膜的光电响应越明显,当CdS循环沉积次数为9次时,薄膜的光电响应程长约为514μA/cm2。     

氧分压对室温制备掺铝氧化锌薄膜性能的影响

室温下,采用脉冲直流反应磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺铝的氧化锌(ZnO:Al,AZO)透明导电薄膜。采用配有λ-sensor氧分压传感器的控制器闭环控制氧分压,研究了氧分压对薄膜结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明:在不同的氧分压下制备的AZO薄膜均为多晶纤锌矿结构,具有[002]择优取向,其晶体呈柱状生长,晶粒之间结合紧密。氧分压为3.36×10–2Pa时,AZO薄膜的性能指数最高,其电阻率为1.15×10–3·cm,相应的载流子浓度为2.1×1020/cm3,载流子迁移率为25.8cm2/(V s),可见光透射率为79.1%。随着AZO薄膜的载流子浓度由1.03×1020cm–3增加到3.64×1020cm–3,薄膜禁带宽度由3.49eV增大到3.72eV。     

热处理温度对溶胶凝胶法制备ZnO∶Sn薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃上制备掺锡氧化锌(ZnO∶Sn)透明导电薄膜,研究了干燥温度和退火温度对薄膜结晶度、微观结构、光电特性的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光光度计(UV-VIS)和四探针法等分析方法对ZnO∶Sn薄膜进行分析表征,结果表明:在300℃温度下干燥10min后,在700℃空气中退火1h制备出的ZnO∶Sn薄膜表面平整,具有c轴择优取向,平均透过率达到92％以上,电阻率仅为13.6Ω· cm.