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【6h】

ZnS薄膜及粉体材料的制备与表征

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摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 ZnS 的物相结构

1.3 ZnS 的性质与应用

1.3.1 化工

1.3.2 陶瓷

1.3.3 光电特性

1.3.4 光催化特性

1.3.5 红外特性

1.3.6 气敏性

1.4 ZnS 的制备方法

1.4.1 ZnS 粉末的制备

1.4.2 ZnS 薄膜的制备

1.5 ZnS 基发光薄膜的制备

1.6 制备ZnS 材料的发展状况

1.6.1 SILAR 法的应用现状

1.6.2 ZnS 超细粉末

1.7 本课题的研究目的和内容

第二章 实验与研究方法

2.1 实验所用原料与设备

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验设备

2.2 ZnS 及ZnS:Mn 薄膜的制备

2.2.1 方案设计

2.2.2 实验过程

2.3 ZnS 粉体材料的制备

2.3.1 试剂及仪器

2.3.2 实验方法

第三章 SILAR 法制备薄膜的机理分析与影响因素

3.1 生长机理分析

3.1.1 氧化物表面的羟基化

3.1.2 SILAR 法薄膜的生长机理

3.2 SILAR 法制备薄膜的影响因素

3.2.1 衬底表面状态

3.2.2 前驱体溶液的pH 值

3.2.3 离子前驱体溶液的浓度及反离子的选择

3.2.4 反应及洗涤时间

3.2.5 反应温度

3.2.6 杂质及添加剂

3.2.7 小结

3.3 薄膜的生长速率

第四章 实验结果与讨论

4.1 ZnS 薄膜的表征与分析

4.1.1 结构分析

4.1.2 成分分析

4.1.3 光致发光分析

4.2 ZnS:Mn 薄膜的制备与性能

4.2.1 表面形貌分析

4.2.2 XPS 分析

4.3 ZnS 超细粉末性能的研究

4.3.1 成分分析

4.3.2 晶体结构与粒径分析

4.3.3 TEM 分析

4.3.4 超声波作用对ZnS 纳米粉形成的影响

第五章 结论

致谢

参考文献

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摘要

ZnS是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物直接带隙半导体材料,禁带宽度为3.6~3.8eV,具有良好的光电性能,广泛应用于光学和光电器件中,如薄膜电致发光显示器件、发光二极管、紫外光探测器件、太阳能电池等,其中作为铜铟硒基薄膜太阳电池的n型窗口层,以其优良的光电转换效率和无毒、环保价值替代CdS薄膜。ZnS基质材料经适当掺杂(如Mn、Tb等杂质原子)可以获得从可见到紫外一个宽的发光波段,其中发光性能最好的是ZnS:Mn薄膜。本文是以SILAR(连续离子层吸附反应)法在玻璃衬底上制备ZnS薄膜及ZnS:Mn薄膜为主要研究内容,考察了工艺参数对薄膜质量的影响,对薄膜的表面形貌,薄膜的生长速率以及热处理与薄膜的成相关系进行了观察和分析,对ZnS薄膜进行了光致发光分析。随着循环次数的增加,薄膜表面的颗粒尺寸趋于增大。所得到的薄膜样品在常温下为非晶态结构,经热处理可导致晶化,结晶度与热处理温度密切相关。XRD分析结果说明退火处理的薄膜样品为具有立方闪锌矿、六角纤锌矿混合晶体结构的ZnS材料;XPS分析结果表明,ZnS薄膜的成分是偏离化学计量比的,偏离计量比的原因主要是形成了Zn-O键。本文还简要的讨论了以ZnCl2和Na2S·9H2O为反应源物,采用超声辅助液相合成法制备了ZnS纳米粉,并用EDS、XRD射线衍射仪和透射电子显微镜对硫化锌微粒进行了表征。检测结果表明粉体样品为具有立方闪锌矿晶体结构的ZnS纳米微粒,其平均晶粒尺寸约为812nm。

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