许胜霞 丁 翻 刘勇沼 张建民

(郑州大学化学与分子工程学院，郑州 450001)

锌铈混合金属氧化物薄膜电化学沉积的研究

许胜霞 丁 翻 刘勇沼 张建民＊

(郑州大学化学与分子工程学院，郑州 450001)

采用自制四电极体系，原位测量锌铈混合氧化物薄膜电沉积过程电极/溶液界面pH的动态变化。电极/溶液界面的pH-时间曲线表明，pH快速上升后达到平衡，且电沉积过电位越大，达到平衡pH值的时间越短，平衡pH值也越高。X射线粉末衍射(XRD)实验证明薄膜沉积物是由ZnO和CeO2组成。电感耦合等离子体(ICP)技术分析了不同电沉积电位、不同电沉积时间下电沉积产物中Ce(Ⅲ)/Zn(Ⅲ)的物质的量比，结果表明Ce(Ⅲ)/Zn(Ⅲ)的物质的量比随着pH值的升高而增加。依据Zn2+离子和Ce3+离子液相和固相中存在形态的热力学数据，计算了2种金属离子的条件溶解度随pH的变化曲线。结合实验测试数据和理论计算结果，讨论了电极表面金属氧化物的电化学沉积机理，并阐明了阴极表面混合金属氧化物的组成取决于液-固两相中金属离子存在形态的热力学性质。

阴极电沉积；界面pH；氧化锌；氧化铈

众所周知，ZnO是一种有较高的直接宽带隙(3.37 eV)，较大激子结合能(60meV)[1],并且有许多典型性能的半导体材料，如光学性质、物理化学性、压电性、透明导电性，被广泛的应用到各个领域，如短波长光电器件、化学传感器、压电、透明导体。材料的性质不仅取决于晶体的结构和表面形貌，材料的组成比例也有重要的影响。由于稀土元素具有特殊的4f层电子结构，导致稀土元素形成的化合物有许多能量能级、大量的亚稳态，因此当ZnO中掺杂或共沉积稀土金属元素及其化合物时，可以有效改变ZnO的物理化学性质。……