solgel法制备zno多孔薄膜及其结构和光学性能研究

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1、武汉理工大学硕十学位论文摘要随着科技的不断发展，纳米薄膜材料受到越来越多的关注。纳米多孔薄膜具有力学、光学、电学、催化、敏感等方面的优良特性，是一类具有广阔应用前景的新材料。本文采用溶胶．凝胶法，以聚乙二醇(PEG2000)为模板剂，醋酸锌为前驱体，无水乙醇为溶剂，二乙醇胺为络合剂以及去离子水配制ZnO溶胶，结合浸渍．提拉法和一定的后处理工艺，在玻璃基片上生长了ZnO多孔薄膜。采用综合热分析仪对干凝胶升温过程中发生的变化进行了分析，确定了薄膜的后处理工艺。采用场发射扫描电子显微镜对薄膜的表面和断面形貌进行观测，采用紫外．可见分光光

2、度计对薄膜的透射率进行测量，系统的研究了模板剂PEG2000的加入量、镀膜层数以及后处理温度对ZnO多孔薄膜形貌和透射率的影响。SEM检测研究结果表明：PEG2000的加入量从Og到1．09／50ml变化时，薄膜形成的孔的孔径随着PEG2000加入量的增加而增大，孔径的大小在50"--"250nm之间变化，当PEG2000加入量为0．69／50ml，其形成的孔结构最好，薄膜没有出现明显开裂，孔的密度和大小都比较均一，孔呈圆形，孔径在120nm左右；薄膜的厚度与镀膜层数成正比关系，每次镀膜的厚度约为50--一60nm：随着后处理温度

3、的升高薄膜逐渐出现了孔洞结构，薄膜的晶体结构也越好，500℃时薄膜中多孔结构逐渐趋向规则，薄膜的晶粒结构较好，尺寸约为10"--20nm，得出500℃是对ZnO多孔薄膜进行后处理最合理的温度。透射率的研究表明：PEG2000的加入量越多，薄膜的透射率越低；薄膜层数在1层到7层之间变化时，薄膜的透射率随层数的增加而降低，但在7层以后，薄膜的透射率随层数的增加变化不明显；当后处理温度在100℃到450℃之间变化时，薄膜的透射率随着温度的升高有降低的趋势，当温度在450℃到550℃之间变化时，薄膜的透射率随着温度的升高而升高。本文实验采

4、用溶胶．凝胶法在玻璃基片上制得了光学性能、结构性能均符合要求的高质量的ZnO多孔薄膜，研究了工艺条件和工艺参数对薄膜样品结构和透射率的影响规律，得到了一些具有应用价值的信息。关键词：ZnO多孔薄膜，模板剂，透射率，薄膜层数，后处理温度AbstractWiththedevelopmentoftechnology,nanofilmmaterialsreceivedincreasingattention．Nano-porousfilmshavemanyfeaturesinmechanical，optical，electrical，cat

5、alytic，sensitive．Nano—porousfilmisakindofnewmaterialswithbroadapplicationprospects．ZnOporousfilmswerepreparedonglasssubstratesbythemethodthatcombinesdip’coatingmethodandacertainpost-treatmentprocessingusingthepolyethyleneglycol(PEG2000)astemplate，Zn(CH3coo)2·2H20aspre

6、cursor,ethanolassolventandNH(C2H40H)2aschelatingagent．Anintegratedthermalanalysisinstrumentisusedtoanalyzethechangesofdrygelinthestageofincreasingtemperatureandtodeterminetheconditionoffilm’Spost．treatmentprocessing．WeSystematicallystudytheeffectofthetemplateamountofP

7、EG2000added，thenumberofcoatinglayerandpost—treatmenttemperatureontheZnOporousfilmmorphologyandtransmissionrates．SEMresultsshowedthat：theporesizeextendsfrom50nmto250nmwiththevariationofPEG2000addedfrom09to1．Og／50m1．WiththeadditionofO．69／50mlPEG2000，thebestporousstructu

8、rewithoutobviouscracksisobserved．Theporesize，about120nm，andtheporedensityaredistributeduniformly．Thesinglelayerofporousfilms