以电沉积法制作大面积氧化锌薄膜与奈米柱阵列课件

以電沉積法製作大面積氧化鋅薄膜與奈米柱陣列Jeng-JiaYouYih-MinYehGraduateInstituteofOpto-MechatronicsandMaterialsWuFengInstituteofTechnologyChia-yi,Taiwan621,R.O.C.KeyWords:ZnOfilms,ZnOnanorodarrays,electrodeposition,AAOtemplate.Advisor：S.C.WangStudent：Shih-KaiShuOutlineIntroductionExperimentalSectionResultsandDiscussionConclusionFutureworkIntroduction氧化鋅(ZnO)是寬能隙且直接能隙特性的半導體材料之一，具有六方晶結構(hexagonalstructure)，其室溫下能隙為3.37eV，透過摻雜可得穩定的導電性，且激子鍵結能較高，為60meV。在室溫下仍有良好的發光效率，再者，在可見光波長內，氧化鋅的高穿透性更提高了做為光電元件上的應用性。ExperimentalSectionITO玻璃的前處理ITO厚度約300nm，穿透率約80%(referencetoair)。試片的準備方式是以鑽石切割筆將ITO玻璃切成20mm×20mm大小，各別用甲醇、丙酮以超音波震洗5分鐘。陽極氧化鋁模板前處理陽極氧化鋁模板是由美國Whatman公司所提供的商用陽極氧化鋁模板，其孔徑為100nm，厚度為60μm。由於模板是通孔的陽極氧化鋁模板，必須將一面孔洞做封孔的動作，本實驗使用POLARONSC-500鍍金機在AAO一側濺鍍金，作為電沉積之導電層。氧化鋅電鍍液配置電鍍液的主要配方為氯化鋅、氯化鉀及過氧化氫溶液。氯化鋅溶液主要作用是提供反應中鋅離子的來源，以氯化鋅溶液來成長氧化鋅，為了提高溶液的導電性，減少電化學成長過程中的電阻值，必需配以輔助電解質。ResultsandDiscussion氧化鋅薄膜EPMA分析環境為沉積電位-1.75V，鍍液溫度75℃，沉積時間10分鐘，pH值6.85，氯化鋅濃度10mM、氯化鉀濃度0.1M、過氧化氫濃度5mM。(a)氧化鋅薄膜的SEI圖(b)氧原子的Mapping圖(c)鋅原子的Mapping圖添加不同過氧化氫濃度之氧化鋅表面形貌SEM圖(a)5mM(b)10mM(c)15mM不同濃度過氧化氫之氧化鋅XRD繞射圖。過氧化氫濃度分別為(a)5mM(b)10mM(c)15mM(◆為ITO)不同pH值的氧化鋅薄膜表面形貌SEM圖(a)pH值5(b)pH值6(c)pH值6.85(d)pH值8不同pH值的XRD繞射圖(a)pH值5(b)pH值6(c)pH值6.85(d)pH值8(◆為ITO)不同pH值之氧化鋅薄膜的光穿透率(a)pH值5(b)pH值6(c)pH值6.85(d)pH值8ZnO/AAOAFM圖不同pH值的XRD繞射圖(◆為Au導電層)Conclusion過氧化氫的濃度改變對於氧化鋅的晶粒大小及緻密性具有顯著關連性，間接影響其穿透率。較低的pH值所沉積薄膜的顆粒較大，可以明顯觀察到六方形的氧化鋅柱狀結晶體，過高的pH值會使得顆粒大小不均勻、孔隙較多。氧化鋅(002)優選方位受pH值及電沉積時間影響很大；在