自持TiO2纳米管阵列薄膜与TiO2/FTO透明光电极制备工艺的研究
2011-05-24张其君王多书王成伟
真空与低温 2011年1期
张其君,李 燕,赵 雲,王多书,王成伟
(1.西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,甘肃 兰州 730070;2.兰州空间技术物理研究所,表面工程技术重点实验室,甘肃 兰州 730000)
1 引言
自2001年Grimes等[1]利用电化学阳极氧化方法,首次在Ti片上成功制备出均匀有序的TiO2纳米管阵列膜以来,国内外许多研究小组也相继开展了相关的研究工作,分别在TiO2纳米管阵列膜的结构设计、工艺革新、物性测试、应用开发等方面做了有益的探索,取得了许多可喜的研究成果[2~4]。TiO2纳米管阵列膜具有很大的比表面积,其独特的纳米级柱形孔道高度有序,具有显著的量子尺寸效应和表面效应,经退火晶化处理后,在与有机半导体材料修饰的界面处呈现出很高的光生载流子分离与输运效率[4,5]。因此,它作为一种很有前途的光电极材料,在光伏太阳能电池[6~10]等方面显示出诱人的应用前景。
尽管TiO2纳米管阵列膜有诸多优点,但是作为光电极,TiO2/Ti不透光,须在组装有机活性层的上表面再制作透明电极,其工艺难度很大;另外,在Ti基上生长的TiO2纳米管阵列膜应力较大,在振动环境下容易脱落,亦是不容忽视的问题[11]。不言而喻,若将TiO2纳米管(或多孔)阵列膜生长或转移到透明导电衬底上,将更有利于光电转换器件的采光效率和器件化集成。因此,寻求一种简捷易控的新工艺制备该类透明光电极,便成了许多研究者感兴趣的热点课题。
近年来,已有人采用溶胶凝胶法,在透明导电玻璃衬底上通过涂敷烧结工艺,制备多孔TiO2薄膜透明电极[12~14]。……
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