LB法制备ZnO和MgxZn1-xO薄膜及其光学性能研究

LB法制备ZnO和MgxZn1-xO薄膜及其光学性能研究

论文摘要

采用LB技术在石英衬底上制备出ZnO薄膜以及MgxZn1-xO薄膜,研究了ZnO及MgxZn1-xO薄膜的成膜条件和拉膜条件,并对制备的ZnO及MgxZn1-xO薄膜进行了X射线衍射分析(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)分析及原子力显微镜(AFM)的表征。对不同层数及不同Mg掺杂量对MgxZn1-xO光学性能的影响进行了探讨。通过LB膜技术,确定了较佳的亚相浓度,滑障速度,铺展液的静置时间,铺展量;在适宜的转移膜压、基片向上提拉速度、向下浸入速度,可获得转移比在1.0附近,性能稳定的硬脂酸/ZnO复合LB膜。在此基础上确定了亚相浓度,滑障速度,铺展液的静置时间,铺展量等较佳的MgxZn1-xO薄膜的成膜条件;转移膜压,基片向上提拉速度,向下浸入速度等拉膜条件,获得转移比在1.0附近,性能稳定的硬脂酸/MgxZn1-xO复合LB膜。通过热处理,获得了ZnO和MgxZn1-xO粉体及超薄膜。采用X射线衍射(XRD)检测其结晶状态,并通过紫外-可见光谱(UV-Vis)对复合LB膜的层间重叠情况进行了考查。ZnO及MgxZn1-xO复合LB膜及超薄膜的表面形貌及粒子覆盖度等信息,则通过原子力显微镜(AFM)进行了检测。采用PL光谱研究了不同层数和Mg掺杂量对ZnO及MgxZn1-xO薄膜光学性能的影响。掺入Mg后,薄膜的结晶质量提高。随着Mg的掺杂量x的增加,MgxZn1-xO薄膜的紫外发射强度增大;当x≥0.4时,紫外发射峰强度减小。在Mg掺杂量一定的情况下,随着提拉层数的提高,紫外发射峰的强度也会随之增加。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 ZnO粒子及薄膜的研究进展
  • 1.2.1 ZnO材料概述
  • 1.2.2 ZnO薄膜的制备方法的研究进展
  • 1.3 掺杂ZnO粒子及薄膜的研究进展
  • 1.3.1 ZnO的n型掺杂
  • 1.3.2 ZnO的p型掺杂
  • 1.3.3 ZnO的带隙调整掺杂
  • 1.4 LB技术及组装纳米粒子的研究现状及进展
  • 1.4.1 LB技术概述
  • 1.4.2 LB技术组装纳米粒子的研究进展
  • 1.5 课题主要研究内容
  • 第2章 实验材料与方法
  • 2.1 实验仪器与药品
  • 2.1.1 实验所需仪器及设备
  • 2.1.2 实验所需药品
  • 2.2 溶胶及粉体的制备
  • 2.2.1 ZnO溶胶的制备
  • 2.2.2 掺Mg ZnO溶胶的制备
  • 2.2.3 干凝胶及粉体的制备
  • 2.3 薄膜的制备
  • 2.3.1 基底的选择及清洗
  • xZn1-xO超微粒/硬脂酸复合LB膜制备'>2.3.2 ZnO及MgxZn1-xO超微粒/硬脂酸复合LB膜制备
  • xZn1-xO超薄膜的制备'>2.3.3 ZnO及MgxZn1-xO超薄膜的制备
  • 2.4 表征与测试方法
  • 2.4.1 膜压-面积曲线的测定方法
  • 2.4.2 X-射线衍射分析
  • 2.4.3 紫外-可见光谱分析
  • 2.4.4 原子力显微镜分析
  • 2.4.5 光致发光谱分析
  • 第3章 ZnO LB膜的制备与表征
  • 3.1 前言
  • 3.2 硬脂酸/ZnO成膜工艺参数的确定
  • 3.2.1 亚相浓度对硬脂酸/ZnO单分子层崩溃压的影响
  • 3.2.2 滑障速度对硬脂酸/ZnO单分子层崩溃压的影响
  • 3.2.3 铺展量对硬脂酸/ZnO单分子层崩溃压的影响
  • 3.3 硬脂酸/ZnO拉膜过程工艺参数的确定
  • 3.3.1 转移膜压对转移比的影响
  • 3.3.2 基片提拉速度对转移比的影响
  • 3.4 ZnO超薄膜的制备
  • 3.5 复合膜LB膜及ZnO超薄膜的表征
  • 3.5.1 ZnO粉体及超薄膜的X射线衍射分析
  • 3.5.2 紫外-可见光谱分析
  • 3.5.3 原子力显微镜图谱表征及分析
  • 3.6 本章小结
  • xZn1-xO LB膜的制备与表征'>第4章 MgxZn1-xO LB膜的制备与表征
  • 4.1 前言
  • 0.2Zn0.8O成膜工艺参数的确定'>4.2 硬脂酸/ Mg0.2Zn0.8O成膜工艺参数的确定
  • 0.2Zn0.8O单分子层崩溃压的影响'>4.2.1 亚相浓度对硬脂酸/Mg0.2Zn0.8O单分子层崩溃压的影响
  • 0.2Zn0.8O单分子层崩溃压的影响'>4.2.2 滑障速度对硬脂酸/Mg0.2Zn0.8O单分子层崩溃压的影响
  • 0.2Zn0.8O单分子层崩溃压的影响'>4.2.3 铺展量对硬脂酸/Mg0.2Zn0.8O单分子层崩溃压的影响
  • 0.2Zn0.8O拉膜过程工艺参数的确定'>4.3 硬脂酸/Mg0.2Zn0.8O拉膜过程工艺参数的确定
  • 4.3.1 转移膜压对转移比的影响
  • 4.3.2 提拉速度对转移比的影响
  • 0.2Zn0.8O超薄膜的制备'>4.4 Mg0.2Zn0.8O超薄膜的制备
  • 0.2Zn0.8O超薄膜的表征'>4.5 复合LB膜及Mg0.2Zn0.8O超薄膜的表征
  • 4.5.1 X射线衍射分析
  • 4.5.2 紫外-可见光谱分析
  • 4.5.3 原子力显微镜图谱表征及分析
  • 4.6 本章小结
  • xZn1-xO薄膜的光学性能研究'>第5章 ZnO及MgxZn1-xO薄膜的光学性能研究
  • 5.1 前言
  • 5.2 薄膜的光学性能
  • xZn1-xO薄膜的光学性能'>5.2.1 不同掺杂量ZnO及MgxZn1-xO薄膜的光学性能
  • xZn1-xO薄膜的光学性能'>5.2.2 不同层数ZnO及MgxZn1-xO薄膜的光学性能
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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