氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜材料的制备及发光特性

论文摘要

石墨烯具有优异的电学、光学、力学等性能,而作为宽带隙半导体材料的氧化锌具有良好的光致发光特性、热稳定性和光催化性等,因此氧化锌/石墨烯复合材料在储能、光电设备、光催化剂等方面的应用是科学研究的热点。主要开展了氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜的制备及发光特性工作,具体如下:(1)镍衬底抛光处理,在前期研究基础上分析了不同抛光工艺(机械抛光、电化学抛光)对镍衬底形貌及后续薄膜质量的影响,利用金相显微镜、扫描电镜、拉曼谱和原子力显微镜等对衬底表面及薄膜样品进行表征,发现电化学抛光衬底比机械抛光衬底更利于后续薄膜的生长。(2)采用CVD法制备石墨烯薄膜,以前期研究为基础,重点研究了碳源通入时间对镍衬底上制备石墨烯薄膜的影响,通过拉曼普仪、扫描电子显微镜等分析手段对样品进行了表征分析,表明所制备的薄膜为石墨烯薄膜,并对工艺进行优化,优化后的碳源通入时间为90 s。(3)采用磁控溅射法在镍衬底上制备氧化锌薄膜,研究不同工艺参数如工作气压、溅射功率、氩氧流量比、衬底温度及溅射时间等对薄膜质量的影响,通过XRD、扫描电子显微镜等分析手段对样品进行了表征分析,表明所制备的薄膜为氧化锌薄膜,并对工艺进行优化,获得优化工艺参数为:工作气压3.0 Pa,溅射功率290 W,氩氧流量比50:10,衬底温度50℃,溅射时间50 min。(4)采用磁控溅射法在镍衬底上制备氧化锌/石墨烯薄膜,以抛光镍衬底、CVD法制备石墨烯薄膜、磁控溅射法在镍衬底上制备氧化锌薄膜为基础,研究不同氩氧流量比下对氧化锌/石墨烯薄膜的影响,通过XRD、扫描电子显微镜等分析手段对样品进行了表征分析,结果表明,所制备薄膜为氧化锌/石墨烯薄膜,并对工艺进行优化,优化后的氩氧流量比为50:10。(5)通过光致发光光谱仪对采用磁控溅射法在不同氩氧流量比工艺下制备的氧化锌薄膜、氧化锌/石墨烯薄膜的发光性能进行测试,发现石墨烯层的存在,大大提高了氧化锌的结晶质量和紫外发光性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 石墨烯概况
•     1.2.1 石墨烯结构
•     1.2.2 石墨烯性能
•     1.2.3 石墨烯常用制备方法
•     1.2.4 石墨烯应用
•   1.3 氧化锌概况
•     1.3.1 氧化锌结构
•     1.3.2 氧化锌性能
•     1.3.3 氧化锌常用制备方法
•     1.3.4 氧化锌应用
•   1.4 氧化锌/石墨烯复合材料的研究现状及其应用
•   1.5 选题意义及研究内容
• 第二章 实验方案设计、实验流程及表征方法
•   2.1 实验方案的设计
•     2.1.1 镍衬底抛光处理
•     2.1.2 化学气相沉积法在镍衬底上制备石墨烯
•     2.1.3 磁控溅射法制备氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜材料
•     2.1.4 所制备氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜材料光学性能测试
•   2.2 实验流程
•     2.2.1 镍衬底抛光处理
•     2.2.2 化学气相沉积法在镍衬底上制备石墨烯
•     2.2.3 磁控溅射法制备氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜材料
•     2.2.4 所制备氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜材料光学性能测试
•   2.3 实验设备及化学试剂
•     2.3.1 主要设备
•     2.3.2 主要试剂和材料
•   2.4 测试及表征方法
•     2.4.1 X射线衍射仪（XRD）
•     2.4.2 扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）
•     2.4.3 拉曼光谱仪（Raman）
•     2.4.4 光致发光（PL）光谱仪
•     2.4.5 金相显微镜（MetallurgicalMicroscopy）
•     2.4.6 原子力显微镜（AFM）
•   2.5 小结
• 第三章 镍衬底预处理
•   3.1 抛光对衬底形貌影响
•   3.2 抛光对石墨烯薄膜影响
•   3.3 小结
• 第四章 CVD法生长石墨烯薄膜
•   4.1 不同碳源通入时间所制备石墨烯薄膜Raman表征
•   4.2 不同碳源通入时间所制备石墨烯薄膜SEM表征
•   4.3 小结
• 第五章 氧化锌、氧化锌/石墨烯薄膜制备及光学性能
•   5.1 镍衬底上生长氧化锌薄膜及工艺优化
•     5.1.1 工作气压对制备氧化锌薄膜的影响
•     5.1.2 溅射功率对制备氧化锌薄膜的影响
•     5.1.3 衬底温度对制备氧化锌薄膜的影响
•     5.1.4 溅射时间对制备氧化锌薄膜的影响
•     5.1.5 氩氧流量比对制备氧化锌薄膜的影响
•   5.2 氩氧流量比对氧化锌/石墨烯薄膜的影响
•     5.2.1 样品XRD测试表征
•     5.2.2 样品SEM、EDS能谱表征
•   5.3 镍衬底上生长氧化锌薄膜、氧化锌/石墨烯薄膜光学性能分析
•     5.3.1 氧化锌薄膜样品发光
•     5.3.2 氧化锌/石墨烯薄膜样品发光
•   5.4 小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾玮萍

导师: 赵武

关键词: 电化学抛光,氧化锌,石墨烯薄膜,磁控溅射法,光致发光性能

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,化学,材料科学,工业通用技术及设备

单位: 西北大学

分类号: TB383.2;O644.1;O482.31

总页数: 94

文件大小: 7007K

下载量: 221