摘要：Zn元素被广泛运用于工业进展中。本论文围绕Zn及其氧化物ZnO展开探讨。近年来，异质金属基体上欠电位沉积超薄金属层的实验与论述探讨已成为探讨热点。探讨开发具有特殊物理化学性质的微/纳米金属锌材料具有重要作用和明确的运用价值。ZnO是一种直接带隙半导体材料，晶型属于六方晶系，具有六角纤锌矿结构，它具有资源丰富、无毒性、在等离子体中稳定等优点，被认为是最有希望取代广泛利用的、稀有而昂贵的锡掺杂氧化铟(ITO)的透明导电膜，在太阳能电池、液晶显示器、发光器件、气敏传感器等光电产业领域具有广阔的运用前景，近年来已引起了国内外的广泛关注。相对于传统的薄膜制备策略，电化学沉积策略具有简单、廉价、高产率的特点，显示出广泛的运用前景。本论文探讨内容及主要结果如下：采取密度泛函论述计算与电化学实验相结合的策略，探讨了Zn在Au电极上的欠电位沉积行为。结果表明：Zn能在Au上欠电位沉积。Zn欠电位沉积于金衬底上初始沉积电位约为-0.935V，且遵循二维瞬时形核和生长机制；OH在Zn欠单层上形成共吸附结构，可增加欠电位吸附的锌的稳定性，以而形成具有高电极活性的单层结构。采取电化学沉积法在ITO玻璃衬底上制备出了ZnO薄膜。详细讨论了电沉积电压、时间、温度、电解质浓度等诸多因素对薄膜的影响。最佳的沉积条件为：利用不高于0.10mol/L Zn(NO_3)_2水溶液作为电沉积液，电压制约在-1.0V左右，反应温度为65C，沉积时间为10~25min。且加入合适的表面活性剂及Cl有着有利于低维ZnO纳米结构的形成。采取第一性原理平面波超软雁势策略，对ZnO本征点缺陷及Mg掺杂ZnO的电子结构进行了计算，并利用电沉积策略成功地制备了Mg_xZn_(1-x)O薄膜(0≤x≤0.250)，浅析了薄膜的结构和光学特性。结果表明：①VO、ZnO和Zni以施主形式有着；V_(Zn)、O_(Zn)与Oi以受主形式有着；Zni的有着是未掺杂ZnO呈n型导电的主要理由。②Mg_xZn_(1-x)O合金薄膜保持六角纤锌矿结构；在同波长的激发光的作用下，随着Mg~(2+)含量的增大，薄膜在紫外发射峰上出现了蓝移，论述计算说明这是由于Zn4s态向高能端移动导致禁带宽度增大的缘故。关键词：锌论文欠电位沉积论文密度泛函论述论文Mg_xZn_(1-x)O薄膜论文电沉积论文
摘要3-4
ABSTRACT4-8
1 绪论8-28
1.1 纳米材料介绍8-9
1.2 纳米薄膜材料9-12
1.2.1 晶核的形成10-11
1.2.2 薄膜异质生长的论述方式11-12
1.3 二维锌、氧化锌薄膜的探讨概述12-27
1.3.1 二维锌电沉积探讨概述12-15
1.3.2 氧化锌薄膜探讨概述15-27
1.4 本论文的探讨背景及内容27-28
2 锌在金电极上的欠电位沉积探讨28-40
2.1 引言28-29
2.2 锌欠电位沉积的论述模型29-32
2.2.1 热力学模型29-30
2.2.2 密度泛函模型30
2.2.3 论述计算欠电位位移30-32
2.3 实验部分32-33
2.3.1 仪器和试剂32
2.3.2 实验策略32-33
2.4 结果与讨论33-38
2.4.1 锌在金电极上循环伏安特性33-36
2.4.2 锌在金电极上的计时电流浅析36-38
2.4.3 OH 吸附对锌欠电位沉积的影响38
2.5 本章小结38-40
3 ZnO 薄膜的恒电位沉积与表征40-64
3.1 引言40-41
3.2 实验与探讨策略41-44
3.2.1 实验所需原料与设备41
3.2.2 案例设计与实验历程41-43
3.2.3 测试与表征43-44
3.3 结果与讨论44-61
3.3.1 电沉积 ZnO 薄膜的机理讨论44-46
3.3.2 不同沉积条件对制备 ZnO 薄膜的影响46-56
3.3.3 ZnO 薄膜的表征56-61
3.4 本章小结61-64
4 ZnO 本征缺陷及 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的恒电位沉积64-79
4.1 引言64
4.2 ZnO 本征缺陷的第一性原理计算64-68
4.2.1 计算策略与论述模型64-65
4.2.2 计算结果与讨论65-68
4.3 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的制备、表征与论述探讨68-78
4.3.1 实验与论述计算部分68-69
4.3.2 结果与讨论69-78
4.4 本章小结78-79
5 总结与展望79-81
5.1 总结79
5.2 后继工作的展望79-81
致谢81-83
本站原创