ITO/Kapton/Al表面ZnO纳米线阵列制备及性能研究

发布时间：2023-05-19 18:33

　　纳米线阵列具有长径比高、比表面积大及电子注入效率高等优点,在纳米发电机、压电和温度传感器、场效应管等领域具有重要应用。采用两步水热法在ITO/Kapton/Al基底上制备Zn O纳米线阵列,并对产物形貌及性能进行了表征分析。结果表明,两步水热法制备工艺中种子层的均匀度和性能将会影响纳米线阵列的生长质量,而影响种子层质量的工艺参数有加热温度、涂膜层数、转速。研究发现制备ZnO种子层的最佳工艺参数是:涂3层膜,转速3000 rmp/min,加热温度250°C。采用水溶液法在ZnO种子层上制备ZnO纳米线阵列,实现了纳米线阵列的长度和致密度控制生长。试验探究了生长液浓度、反应温度、反应时间、涂膜层数等因素对ZnO纳米线阵列的影响规律。随着生长液浓度的增加纳米线阵列致密度增加,生长液浓度可以控制纳米线的长度,调整生长取向。随着反应时间的增加,阵列致密度增加,长度增加,但长时间的反应会造成纳米线根部的腐蚀。种子层层数对阵列形貌影响也比较大,涂覆层数较少阵列的垂直度不好,层数较多易造成开裂和脱落等缺陷。对Zn O纳米线阵列进行光电性能以及接触角测试,通过改善纳米线阵列表面微纳结构形貌的方式,探究Z...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 纳米材料基本特性
        1.2.1 小尺寸效应
        1.2.2 表面与界面效应
        1.2.3 量子尺寸效应
    1.3 ZnO纳米材料基本性能及应用研究现状
        1.3.1 ZnO纳米材料的基本性质
        1.3.2 ZnO纳米材料的基本性能
        1.3.3 ZnO纳米线阵列的应用
    1.4 ITO/Kapton/Al二次表面镜
    1.5 ZnO纳米线阵列的制备方法
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 试验材料与试验方法
    2.1 试验原材料
    2.2 ZnO纳米线阵列的制备工艺
        2.2.1 ZnO种子层的制备
        2.2.2 ZnO纳米线阵列的制备工艺
    2.3 材料表征方法
        2.3.1 原子力显微镜分析
        2.3.2 扫描电镜(SEM)分析
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.4 热重分析
        2.3.5 X射线衍射(XRD)分析
    2.4 材料性能测试方法
        2.4.1 光谱反射率测试
        2.4.2 接触角测试
        2.4.3 太阳吸收比的计算
        2.4.4 电化学性能测试
    2.5 质子辐照方法
        2.5.1 辐照设备及试验条件
        2.5.2 SRIM软件模拟分析
第3章 ZnO纳米线阵列生长工艺研究
    3.1 ZnO种子层的生长工艺研究
        3.1.1 热处理温度的选择
        3.1.2 热处理温度对种子层的相组成的影响
        3.1.3 热处理温度对基底表面电阻的影响
        3.1.4 工艺参数对ZnO种子层形貌的影响
    3.2 ZnO种子层的成分分析
    3.3 ZnO纳米线阵列的制备
        3.3.1 生长液浓度对ZnO纳米线阵列形貌的影响
        3.3.2 反应时间ZnO纳米线阵列形貌的影响
        3.3.3 种子层涂覆层数对ZnO纳米线阵列形貌的影响
        3.3.4 水热反应温度对ZnO纳米线阵列形貌的影响
        3.3.5 ZnO纳米阵列的长度控制因素
    3.4 ZnO纳米阵列的相结构组成
    3.5 本章小结
第4章 ITO/Kapton/Al表面ZnO阵列性能研究
    4.1 ZnO阵列的亲润性研究
    4.2 ZnO阵列光电性能研究
    4.3 ZnO阵列光学性能研究
    4.4 ZnO阵列的辐照稳定性
        4.4.1 质子辐照过程模拟
        4.4.2 辐照对ZnO阵列表面形貌的影响
        4.4.3 ZnO阵列的辐照稳定性
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3819876