电泳沉积制备氧化锌薄膜的研究

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1、摘要本文以胶体合成法制备ZnO纳米粒子溶胶，以ITO(IndiumTinOxide)导电玻璃为基底，电泳沉积制备ZnO薄膜；采用直接沉淀法和均匀沉淀法制备ZnO纳米粉体，将粉体分散于乙醇或异丙醇中制成分散液，以铁片为基底，恒压电泳沉积制备ZnO薄膜。通过XRD、TEM、SEM和可见分光光度计等分析测试手段对溶胶、粉体和沉积薄膜进行表征，研究了分散体系和电泳沉积参数对沉积薄膜表观形貌、微观结构和可见光透过率与吸收度性能的影响。结果表明，乙酸锌异丙醇前驱液浓度、NaOH异丙醇溶液浓度、合成温度和室温熟化时间对纳米粒子溶胶沉积产物的透明度、厚度、表面粗糙度、颗粒堆积密度和与基底的结合强度影响显

2、著。当前驱液浓度为5．5x10一mol／L，NaOH溶液浓度为1．25x10～mol／L，反应温度为零下15℃，室温静置熟化2—3天时，可制得质量最佳的六方纤锌矿结构的氧化锌纳米粒子溶胶，胶粒粒径为4～8nm。以此优化的溶胶为分散体系，可恒压阳极电泳沉积制备非致密性ZnO薄膜，薄膜与基底结合良好。两极之间和电极表面的电场影响沉积产物的表观形貌，带电颗粒根据电场分布，沉积形成漩涡状凹坑的产物表面形貌。恒压电泳沉积时提高施加电压，延长沉积时间，产物厚度和颗粒堆积密度增大，薄膜整体致密性提高，可见光透光率下降，对紫外光的吸收出现红移。对粉体分散液进行恒压沉积时，均匀沉淀法制备的粉体颗粒粒径细小

3、且粒度分布均匀，因而沉积的薄膜质量较好。分散液中加入与粉体摩尔比为l：25的硝酸锌，与分散液体积比为1：50的二乙醇胺，可提高粉体分散液的稳定性，促进电泳沉积的进行，改善沉积薄膜的表观形貌和结合强度。分散介质和沉积基底的选择影响产物的生成和沉积制度，以铁片为沉积基底，在乙醇和异丙醇分散液中均可获得质量良好的薄膜沉积；而以ITO导电玻璃为沉积基底时，只能在异丙醇分散液中获得薄膜沉积。关键词：ZnO；纳米粒子溶胶；粉体分散液；电泳沉积ABSTRACTZnOfilmswerepreparedbyelectrophoreticdeposition(EPD)usingtwosuspensionsy

4、stems：ZnOcolloidfabricatedbycolloidsynthesiswasdepositedonITO(IndiumTinOxide)conductiveglass，andZnOpowdersfabricatedbydirectprecipitationandhomogeneousprecipitationweredispersedinethanolorisopropanol(IPA)toformstablesuspensionsandthendepositedonironsheets．ThroughXRD，TEM，SEMandSpectrophotometer,th

5、ecolloid，powdersanddepositedfilmswerecharacterizedandinvestigated．Bythesetests，theeffectsofcolloid，suspensionsandEPDprocessonmacromorphology,microstructureandvisibleopticaltransmittancyandabsorbancepropertyofdepositedfilmwerestudied．Theresultsshowthattheconcentrationofprecursorliquid(zincacetated

6、issolvedinIPA)aswellasNaOHIPAsolution，thesynthesistemperatureandagingtimeat100mtemperatureinfluencethefilmtransparency,thickness，surfaceroughness，paniclepackingdensityandbondstrengthtothesubstrateobviously．ThebesthexagonalwurtziteZnOcolloidwithparticlesizeof4～8nmWasobtainedafter2～3daysagingatroom

7、temperaturewhentheconcentrationofprecursorliquidandNaOHIPAsolutionwere5．5x10。’mol／Land1．25x10"2mol／Lrespectively,andthesynthesistemperaturewasminus15"C．Usingthisoptimizedcolloid，theporousZnOfilmwithlli曲qualityandexcell