无电流电场沉积CdS纳米薄膜.pdf

《无电流电场沉积CdS纳米薄膜.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、谢卫东等:无电流电场沉积CdS纳米薄膜1657无电流电场沉积CdS纳米薄膜。谢卫东1!2!彭晓东1!2!李玉兰3!刘方4(1.重庆市镁合金材料工程技术研究中心9重庆40004432.重庆大学机械工程学院9重庆40004433.重庆大学研究生院9重庆40004434.重庆大学城市建设与环境工程学院9重庆400044)摘要!针对普通电沉积制备纳米薄膜工艺中的电极析气"电解"电镀等有害电极反应对沉积过程和沉积膜造成不良影响的问题!提出了一种待沉积薄膜的基材及其上的沉积膜不与沉积电路组成闭合电流回路的电场沉积装置及电场沉积制备纳米薄膜的新方法#在自制的电场

2、沉积装置上制备了CdS薄膜并用AFM表征了薄膜微观结构#获得了粒径约30nm的CdS微粒致密平整薄膜#研究结果表明!新方法具有薄膜质量好"无需使用贵金属电极"沉积速度快等优点#关键词!纳米薄膜"电场沉积"CdS中图分类号!TB383文献标识码!A图1电场沉积装置示意图文章编号!1001-9731#2006$10-1657-03Fig1ThesketchmapOftheeCuipmentfOrelectricfielddepOsitiOn1引言2.1.2电场沉积原理纳米CdS微粒是一种新型的功能半导体材料9具电场沉积制备纳米薄膜的原理与静电植绒原理有

3、有优异的光n电n气敏等特性0是当今新一代传感器n些相似0静电植绒时9带电绒粒在直流电场中受静电执行器n太阳能电池等功能器件制造的优选材料之力作用定向移动到基片上而获得植绒0192]电场沉积制备纳米薄膜时9纳米胶体中的胶核会一0电沉积方法9是制备薄膜材料的主要方法之一9尤因为电离n吸附离子n离子的溶解n晶格取代n表面破其在微小颗粒(纳米级或微米级)薄膜制备中应用较为键等原因而带有一定电荷9具备一定的热力学电位0394]广泛0根据Stern扩散双电层理论9带电胶核吸附的异电性论文作者在将电沉积方法与纳米CdS薄膜制备离子可分为紧密层和扩散层9胶团受到外

4、力作用时9胶时9发现电沉积过程中常伴随电极析气n电解n电镀等核连带紧密层产生滑移9为此9常将紧密层与扩散层间电极反应9对电解过程和沉积膜质量造成不良影响05]的界面称为滑移面9滑移面拥有的电位为动电电位0为利用电极间电场作用下分散体系中的微粒的定向运当胶体处于电场中时9动电电位与电场间相互作用形动获得沉积膜并避免有害电极反应9论文作者研究了成静电力9推动胶团滑移面以内的部分定向移动0位一种无电极反应的电沉积新方法---无电流电场沉于胶体中的待沉积薄膜的基材表面接纳胶团9逐步堆积(简称电场沉积)9并成功用于高质量纳米CdS积成为薄膜0经后续处理后9即

5、可获得需要的薄膜材薄膜的制备0料0电场沉积法制备纳米薄膜时9由于待沉积薄膜的2实验方法基材及其上的薄膜不与形成沉积电场的电路形成闭合2.1电场沉积制备纳米薄膜的原理与方法电流回路9沉积电路中无电流9待沉积薄膜的基材及其2.1.1电场沉积装置上的薄膜上无外界电能引发的电极反应9因而可有效图1为电场沉积装置的示意图0与普通电沉积装防止有害电极反应对沉积过程和沉积膜的危害0置不同9电场沉积装置的电极位于纳米胶体之外9或经电场沉积中9无需担心电极反应的出现9凡导电性绝缘处理处理后置于纳米胶体之内9其显著的特征是材料均可用作电极9而无需采用普通电沉积中的贵金

6、待沉积薄膜的基材及其上的薄膜不与形成沉积电场的属电极0同时9电场沉积中9无需依靠待沉积薄膜的集电路形成闭合电流回路0材充当电极9因而对基材无导电性要求0。基金项目!国家自然科学基金资助项目(60076005)收到初稿日期!2006-03-09收到修改稿日期!2006-06-22通讯作者!谢卫东作者简介!谢卫东(1965-)9男9四川井研人9副教授9在职博士生9主要从事新材料及材料加工新技术研究016582006年第10期37)卷2.1.3电场沉积工艺3结果与分析电场沉积制备纳米薄膜的主要工艺过程包括:1)制备待沉积材料或其前驱体的纳米级颗粒在液体中

7、的通过观测~分析沉积过程中的现象和沉积膜质量分散体系纳米胶体);2)将待沉积薄膜的基材浸入探讨电场沉积方法相对于电沉积的优越性验证电场分散体系中;3)用电源~导线~电极等组成沉积电路沉积原理正确性~工艺可操作性o通过沉积电路对纳米胶体施加沉积电场;4)利用颗3.1电场沉积对电极反应的抑制效果粒在电场中的有序受力和运动将其沉积在基材表面采用普通电沉积方法沉积CdS胶体中的CdS微形成纳米薄膜;5)纳米薄膜后处理及纳米薄膜器件粒时若沉积电压高于5V肉眼可见基材表面有大量制作o气泡形成并外溢获得的沉积物表面十分粗糙说明兼2.2制备CdS胶体作基材的电极表

8、面有剧烈的电极释气反应o为提高沉以分析纯硫化钠~硝酸镉~去离子水为主要原料积物平整性采用低电压2V)长时间1h)沉积工艺在