Cu掺杂ZnO薄膜光学性能、表面浸润性及其光诱导转变-论文.pdf

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1、第34卷第4期真空科学与技术学报2014年4月CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY367Cu掺杂ZnO薄膜光学性能、表面浸润性及其光诱导转变王存勇周智涛王峰刘昌龙龚万兵吕建国(合肥师范学院电子信息工程学院合肥230061)OpticalProperty，WettabilityandPhoto-InducedConversionofCu-DopedZnOThinFilmsWangCunyong，ZhouZhitao，WangFeng，UuChanglong，

2、GongWanbing，LvJianguo(SchoolofElectronicandInformationEngineering，HefeiNormalUniversity，Hefei230061，Ch／na)AbstractTheCu—dopedZnOcoatings，CuoosZn0950andCuo1oZno9O0，weresynthesizedinsol-gelmethod．Theim-．．．．pactsofthesynthesisconditions，includingthesintefin

3、gtemperatureandCu-content，onthemicmstructures，phasestme-tures，andpropertiesofthecoatingsw_ereevaluated．TheCu-dopedZnOcoatingswerecharacterizedwithX—raydifraction，atomicforcemicroscopy，ultravioletvisible(UV-Vis)spectroscopy，andphotoluminescence(PL)spectro

4、scopy．TheresultsshowthatthesinteringtemperaturestronglyafectspropertiesoftheCu-dopedZnOcoatings．Forexample，withafixedCu-content，asthetemperatureincreasedfrom500to80o℃，itsXRDpeakheightofCuOincreased，itssulfacesroughnesschangedinadecrease-increasemode．acco

5、mpaniedt}lared—shift0fitsUvabsorptionedgeandanincreasinglystrongeremissionintensityofvioletlight．InterestingfindingisthatUVirradiationfor120minturneditshydrophobicityintohy—drophilicity．KeywordsSol-gel，Cu-d01)edZnOthinfdms，Surfacetopography，Absorptionedg

6、e，Wettability摘要采用溶胶一凝胶法制备Cu0．Zn0．95O和Cuo．10Z．0．90O薄膜，在500，600，700和800~C条件下对薄膜进行退火处理，用x射线衍射仪、原子力显微镜、紫外可见分光光度计、荧光光谱仪和接触角测试仪测试薄膜的微结构、表面形貌、透射光谱、光致发光谱和接触角。结果显示，对于相同cu含量ZnO薄膜，随着退火温度升高，CuO衍射峰的强度明显增强，粗糙度均方根值先减小后增大，紫外吸收边发生红移，紫光发射强度逐渐增大。光照前，薄膜接触角均大于90~，表现为疏水特性；经12

7、0min紫外照射的薄膜由疏水性转变为亲水性。研究退火温度对薄膜光诱导亲水性的影响，揭示薄膜表面浸润性及其光诱导转变的形成机理。关键词溶胶．凝胶，cu掺杂ZnO薄膜，表面形貌，吸收边，浸润性中图分类号：0484文献标识码：Adoi：10．~m,9／j．issn．1672—7126．2014．04．11ZnO作为一种重要的半导体材料，因其具有宽光学和磁学性能J。浸润性是固体表面的重要特的禁带宽度(3．37eV)和高的激子结合能(60meV)，征之一，它由表面微观结构和表面化学组份共同决在紫外发光二极管、场效

8、应晶体管、紫外光探测器和定_9_。人们通常把接触角小于0的表面称为亲水气敏传感器等领域具有广泛的应用前景_lJ。为了表面，大于90。的表面称为疏水表面。研究表明：通探讨掺杂元素对ZnO薄膜结构和性能的影响，人们过外界刺激可以使ZnO表面在疏水性和亲水性之研究了Mn，Fe，Co，Ni等金属掺杂ZnO薄膜微结构、间发生可逆转变，实现其表面浸润性的可控调节，收稿日期：2013-05-08基金项目：国家自然科学基金项目(No．51102072)；中