电化学制备mgzno纳米材料及其性能研究

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1、硕士学位论文电化学制备MgZnO纳米材料及其性能研究THERESEARCHONSYNTHESISANDPTOPERTYOFMGZNONANOMATERIALSBYELECTRODEPOSITIONMETHOD孙兴敏哈尔滨工业大学2015年7月中图分类号：TM23学校代码：10213UDC：31.密级：公开硕士学位论文电化学制备MgZnO纳米材料及其性能研究硕士研究生：孙兴敏导师：矫淑杰副教授申请学位：工学硕士学科：材料科学与工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TM23U.D.C:31.DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERESEARCHONSYNTHESISANDPROPERTYOFMGZNONANOMATERIALSBYELECTRODEPOSITIONMETHODCandidate：SunXingminSupervisor：Assoc.Prof.JiaoShujieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceandEngine

3、eringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要由于ZnO半导体材料在室温下具有较高的激子结合能，良好的压电性能以及光电性能，ZnO半导体材料在环境监测、导弹尾焰、太阳能电池和液晶显示器等领域有着广泛的应用前景，逐渐成为研究者研发的热点。由于本征ZnO半导体材料的带隙为3.37eV

4、，因此，基于ZnO材料制备的紫外探测器只能探测到某一特定的波长，无法用于整个紫外波段的探测。为了拓宽ZnO基紫外探测器的探测波段，本课题采用Mg掺杂的方法，力求对ZnO半导体材料的禁带宽度进行可控的调整。世界各国的研究者已经通过MOCVD、MBE、PLD、磁控溅射等实验方法成功研制出满足日盲紫外波段的MgZnO纳米材料，但是，关于电化学法制备高Mg组分的MgZnO纳米材料的研究还没有相关报道。本实验采用电化学法制备MgZnO纳米材料，具体的研究内容如下：1．以提拉法在ITO导电衬底上制备出ZnO种子层，采用电化学法制备ZnO纳米柱阵

5、列。研究表明，改变提拉次数，可以提高ZnO纳米柱的结晶度和取向性，使ZnO纳米柱垂直于衬底表面。2+2．通过加入不同浓度的硝酸锌和硝酸镁电解液，研究Mg对于ZnO形貌2+2+的影响。当电解液中Zn浓度较低时，加入适量的Mg，可以制备出柱状结构2+2+的ZnO；当电解液中Zn浓度较高时，加入适量的Mg，可以制备出片状结构的ZnO。3．采用电化学法，通过调节不同浓度比的硝酸锌和硝酸镁电解液，实现Mg掺杂ZnO，制备出MgZnO纳米材料。由XRD表明，随着掺杂含量的升高，MgZnO纳米材料的(002)衍射峰有轻微的移动。当硝酸锌浓度一定时

6、，MgZnO纳米材料的尺寸，随着硝酸镁浓度的升高，先增大后减小，这是由于溶液中的2+2+-Mg、Zn、OH离子的浓度不平衡所致。当硝酸锌电解液为2mM，硝酸镁为4mM时，制备的MgZnO纳米材料取向性良好，结晶度高，尺寸较小，是制备MgZnO纳米材料的最佳电解液浓度。在此电解液氛围下，研究了沉积电压和沉积温度对于MgZnO的影响。结果表明，最佳的沉积电位为-1V，最优沉积温度为60℃。关键词：掺杂；MgZnO纳米材料；ZnO纳米柱；电化学沉积-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSemiconductormateria

7、lZnOhasattractedextensiveattentionduetoitslargeexcitonbindingenergy.ZnOhaspromisingapplicationprospectsinoptoelectronicfields,suchasenvironmentalmonitoring,missiletailflame,solarcellpanelandliquidcrystaldisplayduetosuperiorphotoelectricpropertyandpiezoelectricproperty.

8、ZnObasedultravioletdetectoronlycandetectaparticularwavelengthbecauseofitsbandgap(3.37eV).Inthisstudy,wemodulatetheban