含钼元素薄膜材料的制备与应用探索
发布时间：2021-01-31 21:53
近年来,Mo、MoSe2、Mo2N在半导体、催化剂、图层材料、光电、电池、电容器以及医学等领域表现出了优异的性能,但其制备方法均存在一些不足。直流磁控溅射制备的钼薄膜与基底的结合力较低,不利于应用;常用制备MoSe2薄膜的方法由于使用氢气,成本过高、对设备要求高;反应磁控溅射制备Mo2N时会形成过化学计量或富N的Mo2N,影响Mo2N的结构和性能。本文对Mo、MoSe2、Mo2N的制备方法进行了研究,提出了更优的制备方法。本文采用射频磁控溅射法,成功制备了钼薄膜。我们对制备的钼薄膜进行了表征并分析,发现随着制备功率的增加,钼薄膜的电阻降低。同时制备温度的提高也会降低钼薄膜的电阻。我们给出了最佳制备钼薄膜的溅射参数:溅射功率为160 W功率、沉积时间30 min、沉积温度120℃以及Si基底。本文对固相法制备硒化钼薄膜进行了探索。我们先后尝试使用C粉和蔗糖作为还原剂还原MoO3。我们发现,碳粉...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁控溅射实验操作示意图
武汉科技大学硕士学位论文142.3.1钼薄膜的XRD图谱图2.2显示的是140W功率下制备的钼薄膜的X射线衍射图谱，峰形数据对应标准PDF卡片NO.42-1120号Mo的数据，从左往右有四个特征峰，分别对应(110)、(200)、(211)和(220)晶面，各晶面2θ值分别为40.07、58.62、73.67、87.62。其中对应(110)晶面的特征峰相对强度远远大于另外三个特征峰的相对强度，这表明制备的钼薄膜晶体在[110]晶向上有显著的生长取向，(110)晶面的晶面间距为2.24nm，与标准值接近(2.22nm)。同时在图中我们并未观察到其他元素的特征峰，表明制备的钼薄膜为纯钼相，不含其它杂质。结合万用表的测量结果，我们认为采用射频磁控溅射法制备钼薄膜时可行的，制备的钼薄膜具有显著的择优生长取向[110]，同时制备的钼薄膜不含有其他元素等杂质。图2.2140W-Mo薄膜XRD图谱
武汉科技大学硕士学位论文152.3.2SEM图像分析2.3.2.1不同功率制备的钼薄膜的SEM图像分析图2.3a、b、c、d所示的分别是在功率为80W、120W、160W、140W，沉积时间为30min，室温条件下在Si基底上制备的钼薄膜的SEM图像，从中我们可以看到在不同溅射功率下制备的钼薄膜由圆形纳米颗粒组成，薄膜表面平整度高。随着功率的增加，晶粒尺寸有一定的增长。这可能是由于功率的提高给溅射出来的钼原子提供了更多的能量，在与基底表面接触后在基底表面移动，促进了钼薄膜晶粒的生长。增加溅射功率就会增加溅射出来的钼原子的动能和表面迁移率，从而增加了薄膜的晶粒尺寸。图2.3不同功率制备的钼薄膜的SEM图像a.80W-Mo,b.120W-Mo,c.160W-Mo,d.140W-Mo
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nonlinear optical properties of WSe2 and MoSe2 films and their applications in passively Q-switched erbium doped fiber lasers[J]. WENJUN LIU,MENGLI LIU,HAINIAN HAN,SHAOBO FANG,HAO TENG,MING LEI,ZHIYI WEI. Photonics Research. 2018(10)
[2]Molybdenum thin films fabricated by rf and dc sputtering for Cu（In,Ga）Se2 solar cell applications[J]. 郭贝贝,王耀明,朱小龙,秦明升,万冬云,黄富强. Chinese Optics Letters. 2016(04)
[3]碳还原三氧化钼制取金属钼[J]. 林宇霖,陈同云,黄宪法,桂林,徐懋. 中国钼业. 2012(02)
[4]钼薄膜制备技术研究[J]. 曹德峰,邢丕峰,韦建军,易泰民,杨蒙生,郑凤成. 稀有金属材料与工程. 2011(S2)
[5]神奇的金属——钼[J]. 武洲,孙院军. 中国钼业. 2010(02)
本文编号：3011640
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁控溅射实验操作示意图
武汉科技大学硕士学位论文142.3.1钼薄膜的XRD图谱图2.2显示的是140W功率下制备的钼薄膜的X射线衍射图谱，峰形数据对应标准PDF卡片NO.42-1120号Mo的数据，从左往右有四个特征峰，分别对应(110)、(200)、(211)和(220)晶面，各晶面2θ值分别为40.07、58.62、73.67、87.62。其中对应(110)晶面的特征峰相对强度远远大于另外三个特征峰的相对强度，这表明制备的钼薄膜晶体在[110]晶向上有显著的生长取向，(110)晶面的晶面间距为2.24nm，与标准值接近(2.22nm)。同时在图中我们并未观察到其他元素的特征峰，表明制备的钼薄膜为纯钼相，不含其它杂质。结合万用表的测量结果，我们认为采用射频磁控溅射法制备钼薄膜时可行的，制备的钼薄膜具有显著的择优生长取向[110]，同时制备的钼薄膜不含有其他元素等杂质。图2.2140W-Mo薄膜XRD图谱
武汉科技大学硕士学位论文152.3.2SEM图像分析2.3.2.1不同功率制备的钼薄膜的SEM图像分析图2.3a、b、c、d所示的分别是在功率为80W、120W、160W、140W，沉积时间为30min，室温条件下在Si基底上制备的钼薄膜的SEM图像，从中我们可以看到在不同溅射功率下制备的钼薄膜由圆形纳米颗粒组成，薄膜表面平整度高。随着功率的增加，晶粒尺寸有一定的增长。这可能是由于功率的提高给溅射出来的钼原子提供了更多的能量，在与基底表面接触后在基底表面移动，促进了钼薄膜晶粒的生长。增加溅射功率就会增加溅射出来的钼原子的动能和表面迁移率，从而增加了薄膜的晶粒尺寸。图2.3不同功率制备的钼薄膜的SEM图像a.80W-Mo,b.120W-Mo,c.160W-Mo,d.140W-Mo
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nonlinear optical properties of WSe2 and MoSe2 films and their applications in passively Q-switched erbium doped fiber lasers[J]. WENJUN LIU,MENGLI LIU,HAINIAN HAN,SHAOBO FANG,HAO TENG,MING LEI,ZHIYI WEI. Photonics Research. 2018(10)
[2]Molybdenum thin films fabricated by rf and dc sputtering for Cu（In,Ga）Se2 solar cell applications[J]. 郭贝贝,王耀明,朱小龙,秦明升,万冬云,黄富强. Chinese Optics Letters. 2016(04)
[3]碳还原三氧化钼制取金属钼[J]. 林宇霖,陈同云,黄宪法,桂林,徐懋. 中国钼业. 2012(02)
[4]钼薄膜制备技术研究[J]. 曹德峰,邢丕峰,韦建军,易泰民,杨蒙生,郑凤成. 稀有金属材料与工程. 2011(S2)
[5]神奇的金属——钼[J]. 武洲,孙院军. 中国钼业. 2010(02)
本文编号：3011640
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