電化學原子層沉積法(EC-ALD)制備功能性納米半導體薄膜及其應用研究.pdf

1、本博士學位論文主要是利用電化學原子層沉積法(EC-ALD)在不同基底上沉積制備了幾種功能性半導體納米薄膜材料，并探討了這些功能薄膜材料在光電催化和有機物降解等方面的應用。論文主要內容還包括利用循環(huán)伏安(CV)、開路電位～時間(OCP～t)、電流-時間(Amperometric i-t)和微分脈沖伏安法(DPV)等電化學技術、以及X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、X-射線光電譜(XPS)、電子探針微分析(EPMA)等方法對所制備的

2、材料進行結構、形貌和性能的系統(tǒng)分析和表征。主要內容如下：
　　 1.Au基底上ZnSe的EC-ALD沉積及分析
　　 采用EC-ALD技術，在多晶金基底上沉積了ZnSe納米薄膜；用CV法、線性掃描伏安法(LSV)和庫倫分析等手段對所制備ZnSe納米薄膜進行了電化學性能研究；通過調整Zn和Se的沉積電位，及Se的溶出電位優(yōu)化了沉積程序；結果證明利用該優(yōu)化的沉積程序可得到單相ZnSe化合物，該化合物具有高度擇優(yōu)取向(220)

3、；由掃描電鏡可以看出所沉積的薄膜由平均粒徑為100nm的顆粒組成；庫倫分析測得Zn和Se的計量比恰好為1∶1。
　　 2.Au基底上Cu2Se的EC-ALD沉積及分析
　　 采用EC-ALD技術，在多晶金基底上沉積了Cu2Se納米薄膜；使用表面限制反應(屬欠電位沉積研究領域)首先在基底材料表面構筑元素的單層結構，通過在前20圈的沉積中調整Cu和Se在Au上的欠電位，可得到Cu2Se穩(wěn)定的電化學原子層沉積物；XRD研究結果

4、證實，所得Cu2Se具有單晶性質，呈(111)擇優(yōu)取向；電子探針微分析證實樣品均一，且計量比精確至Cu/Se為2。
　　 3.ITO導電玻璃上CuTe和Cu2Te納米薄膜的EC-ALD制備及表征
　　 采用EC-ALD技術，通過在不同電化學實驗參數(shù)下交替欠電位沉積Te和Cu，在ITO導電玻璃上沉積了CuTe和Cu2Te納米薄膜；使用XRD、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和富力葉紅外光譜(FT-IR)等方法研究了所制備薄膜

5、材料的結構和性質。
　　 4.太陽能電池用四元Cu2ZnSnS4半導體薄膜的EC-ALD制備及性能表征
　　 采用EC-ALD技術，在多晶Ag基底上制備了四元化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜；通過XRD、XPS、FT-IR、OCP～t、原子力顯微鏡(AFM)和配置能量色散X-射線分析儀的FE-SEM表征了所得CZTS的結構和性能。
　　 5.通過無電沉積和EC-ALD相結合的方法在p型Si上制備Cu2Se

6、薄膜
　　 通過無電沉積(Electroless deposition)和EC-ALD相結合的方法在p-Si(100)上制備了Cu2Se薄膜，并利用XRD、SEM、FT-IR和開路電位等手段對得到的薄膜進行表征；將結果和純電化學方法制得的薄膜進行比較，證明由無電沉積和EC-ALD相結合的方法制得的Cu2Se薄膜質量比傳統(tǒng)的電沉積方法要高。
　　 6.Pt納米粒在碳納米管復合的聚酰亞胺材料上的電沉積及其電催化行為研究