纳米铈-铝共掺杂氧化锌透明薄膜的光学性能研究
2012-08-16彭益文曾和平
彭益文,曾和平,余 力
(华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006)
ZnO是一种纤锌矿结构的Ⅱ-Ⅵ族化合物,常温下其禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能60 meV,在可见光区具有高的透光率.近年来,为了改善其性能,单掺杂如铝掺杂ZnO(AZO)、镓掺杂ZnO(GZO)和钛掺杂ZnO(TZO)等[1-3].纳米透明隔热薄膜在保证可见光透过率高的同时,反射红外线热辐射,减轻室内用电负荷;采用共掺杂技术[4-6],提高透明薄膜的可见光透过率和屏蔽紫外能力,研究者们探讨了Al-Mn共掺杂ZnO薄膜[7],Ga-B共掺杂ZnO薄膜[8],Zr-Al共掺杂 ZnO 透明导电薄膜[1],Ge-Al共掺杂导电薄膜[9],Y-Al共掺杂导电薄膜[10],Al-F共掺杂导电薄膜[11]等,至今未见 Ce-Al共掺杂ZnO(Ce-AZO)透明导电薄膜的研究报道.
制备Ce-AZO透明薄膜的方法,主要有溶胶-凝胶法[12]、磁控溅射法[13]、脉冲激光沉积法[14]、喷涂热分解法[15],化学气相沉淀法[16],其中溶胶 - 凝胶工艺是一种高效的纳米材料制备技术,用它制备纳米薄膜具有薄膜均匀性好、对衬底附着力强,易于精确控制组分的化学计量比和掺杂改性,适于大面积制膜和批量生产,设备简单,成本低等优点[17].本文以溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备出了不同铈-铝共掺杂浓度的ZnO透明薄膜,探讨了Al掺杂摩尔分数为4%时的AZO薄膜的光学性能,选取含4%Al掺杂摩尔分数来研究Ce掺杂摩尔分数、镀膜层数、pH值以及退火温度对Ce-AZO薄膜光性能的影响.
1 实验
1.1 药品及仪器
二水合乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O,AR],乙二醇甲醚[CH3OCH2CH2OH,AR],九水硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O,AR),乙醇胺(C2H7NO,AR),无水乙醇(CH3CH2OH,AR),六水硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O,AR),乙二醇(C2H6O2,AR)均市售.SX2-4-13马弗炉(武汉亚华电炉有限公司),CQX2506超声波清洗机(上海……