国立高雄应用科技大学-国立高雄科技大学化学工程与材料工程系

《国立高雄应用科技大学-国立高雄科技大学化学工程与材料工程系》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、國立高雄應用科技大學化學工程與材料工程系碩士班碩士論文以二段式電沉積氧化鋅薄膜之微結構及光學性質研究ThemicrostructuresandopticalpropertiesofZnOthinfilmbyatwo-stageelectrodeposition研究生：黃昇章(Sheng-ChangHuang)指導教授：楊文都教授(Dr.Wein-DuoYang)黃芳榮副教授(Dr.Fang-JungHuang)何詠碩副教授(Dr.Yung-ShouHo)中華民國九十九年七月中文摘要本研究以兩段式電沉積製備氧化鋅薄膜於ITO玻璃上，探討氧化鋅薄膜製程對微結構及光學特性的

2、影響。研究中主要探討的製程參數包括不同電壓、電解液成分、溫度、pH值、晶種層、攪拌等。微結構主要以場發射掃描式電子顯微鏡(FieldEmissionElectronMicroscope,FE-SEM)觀察，以低掠角X-ray繞射(SmallAngleX-rayScattering,SAXS)做晶體結構分析，光學特性主要以紫外光可見光光譜儀(UV-VisSpectrometers)測量其紫外光、可見光吸收率及穿透率，並利用螢光光譜儀(FluorescenceSpectrometers)量測螢光性質。SAXS結果顯示，本研究以二段式電沉積法成功製備氧化鋅薄膜，其樣品皆具有

3、(002)峰優選方向。研究結果發現，氧化鋅薄膜的微結構形態多以六角晶柱垂直於基底的方向生長，其晶柱的尺寸及晶柱密度與製程中之薄膜沉積電壓、電解液濃度與成分、pH值、製程溫度、晶種層、攪拌有密切關係。在波長600nm時，穿透率超過95%的高穿透率ZnO薄膜，可藉由控制製程參數獲得。薄膜的穿透率與ZnO奈米棒陣列的方向性、晶體密度、薄膜表面粗糙度相關，方向性越好，晶體密度越高，越平整的薄膜表面，其可見光穿透率就越高。PL檢測時，可獲得兩種螢光峰，主要是強的近能隙放射與弱的綠光放射，這些放射強度與薄膜厚度相關，薄膜越厚所得的螢光強度就越強。近能隙放射表示高結晶的ZnO薄膜，

4、綠光放射則與薄膜存在的缺陷有關。根據數據顯示電沉積氧化鋅的電壓越高，得到的薄膜缺陷越少，綠光放射強度越弱。關鍵字：氧化鋅薄膜(ZnOfilm)、電沉積(electrodeposition)、紫外光可見光光譜(UV-Vis)、PL(photoluminescence)AbstractInthisthesis,ZnOthinfilmswerecoatedonIndiumtinoxideglassesbyatwostageelectrodepositionprocess.Thereeffectsofmicrostructuresanditsopticalproperties

5、ofZnOfilmswerecarefullyexaminedthroughseveralprocessingparameters,i.e.,appliedvoltage,thecompositionandtheconcentrationofelectrolyte,thepHvalue,theworkingtemperature,theseedlayer,andthestirring,etc.FieldemissionscanningelectronmicroscopywasusedtoanalyzethemicrostructuresoftheZnOfilms.Th

6、ecrystallinestructuresofthefilmsweredeterminedbyasmallangleX-raydiffraction(SAXS).ThetransmissionsandabsorptionsoftheZnOfilmsintherangeofultravioletandthevisualwavelengthweremeasuredbyaUV-Visspectrometer.FluorescenceSpectrometerswereusedincharacterizedthephotoluminescence(PL)oftheseZnOf

7、ilms.FromtheSAXSdata,itwasfoundtheZnOfilmsbythistwostageelectrodepositionprocesswereallcrystallinewith(002)preference.ThemicrostructuresofZnOfilmsownahexagonalnanorodshape.Thesizes,thedistribution,andthedensityofthesenanorodsaredependentupontheappliedvoltage,thecompositionandth