一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法技术

一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法，它涉及一种制备n型半导体ZnO薄膜的方法。本发明专利技术要解决现有方法制备透光性n型半导体ZnO薄膜对光的透过率低、工艺复杂等问题。本发明专利技术的方法如下：一、导电玻璃的前处理；二、电沉积制备n型半导体ZnO薄膜；三、ZnO薄膜的热处理。本发明专利技术的方法制备的n型半导体ZnO薄膜对光的透过率达到了80%，而且大大节省了生产成本，简化了生产工艺，还具有沉积速度快，操作安全等特征，非常适合大规模制备n型半导体ZnO薄膜。

Method for preparing N type semiconductor ZnO film by electrodeposition

The invention relates to a method for electrodeposition to prepare a n type semiconductor ZnO film, which relates to a method for preparing N type semiconductor ZnO film. The invention solves the problems of low transmittance, complicated process and so on for the transparent n type semiconductor ZnO film prepared by the prior art. The method of the invention is as follows: 1. Pretreatment of conductive glass; two. Electro deposition of N type semiconductor ZnO film; heat treatment of three and ZnO film. N type semiconductor ZnO thin film prepared by the method of the invention of the light transmission rate of 80%, and saves the production cost, simplifies the production process, but also has fast deposition speed, safe operation and other characteristics, is suitable for large-scale preparation of N type semiconductor ZnO film.

【技术实现步骤摘要】
一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法
本专利技术涉及一种制备n型半导体ZnO薄膜的方法。
技术介绍
ZnO是典型的II-VI族直接带隙半导体，禁带宽度为3.37eV，由于ZnO材料的特殊结构，在制备过程中比较容易实现掺杂；这种结构使得ZnO在可见光范围的透过率很高，是良好的太阳能电池n型半导体材料和窗口层材料重要组成部分。ZnO的含量丰富，成本低廉，且无毒，具有高度的热稳定性，同时易于掺杂，且电阻率可在10-3-105Ω·cm范围内变动，显示出了极好的光电特性。n型半导体ZnO能用许多方法制备，如喷雾热解法、脉冲激光沉积法、金属有机化学气相沉积法、电沉积法等。其中电沉积方法操作简单，可在低温下操作，成本低，适合大规模工业生产而备受关注。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有方法制备太阳能电池n型半导体ZnO薄膜透过率低的问题，而提供了一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法。本专利技术的一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法是按照以下步骤进行的：一、导电玻璃的前处理对导电玻璃进行前处理，待用；二、电沉积制备n型半导体ZnO薄膜采用石墨作为阳极，以步骤一前处理后的导电玻璃作为工作电极，将阳极和工作电极放入n型半导体ZnO薄膜电沉积液中并在电解槽中通入氧气，进行恒压电沉积，沉积后，取出工作电极，用蒸馏水清洗；三、ZnO薄膜的热处理将步骤二得到的ZnO薄膜在温度为60℃条件下，进行热处理30min，随炉冷却至室温，即完成制备n型半导体ZnO薄膜；其中，步骤一所述的导电玻璃为FTO导电玻璃，步骤二所述的n型半导体ZnO薄膜沉积液是由1.5~2.0mol/L的Zn(NO3)2溶液和25mol/LKNO3，1mol/L柠檬酸溶液组成，ZnO电沉积液的pH值为5.5；步骤二所述的沉积电压条件为：1.6V，沉积时间为10min，温度为50~70℃。本专利技术包括以下有益效果：本专利技术运用电沉积方法在FTO导电玻璃上制备透光率高的n型半导体ZnO薄膜，不但大大节省了生产成本，而且还具有沉积速率快，清洁生产，生产效率高等特征，非常适合大规模制备n型半导体ZnO薄膜。采用电沉积的方法制备的n型半导体ZnO薄膜分布均匀、严密并且杂质含量也很少，在可见光区范围内透光率很高，达到80%以上。附图说明图1是采用本专利技术的方法的n型半导体ZnO薄膜的XRD示意图，2Theta表示X射线的入射角度的两倍。曲线A表示基体的XRD示意图，曲线B表示电沉积后的ZnO薄膜；图2是本专利技术的具体实施方式一电沉积前FTO的SEM图；图3是本专利技术的具体实施方式一中ZnO薄膜的SEM图；图4是本专利技术的具体实施方式一中ZnO薄膜的AFM图；图5是本专利技术的具体实施方式一中得到的n型半导体ZnO薄膜的波长-透光率曲线图；图6是本专利技术的具体实施方式一中得到的n型半导体ZnO薄膜的半导体类型测试图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式所述的电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法，它包括如下步骤：一、导电玻璃的前处理对导电玻璃进行前处理，待用；二、电沉积制备n型半导体ZnO薄膜采用石墨作为阳极，以步骤一前处理后的导电玻璃作为工作电极，将阳极和工作电极放入n型半导体ZnO薄膜电沉积液中并在电解槽中通入氧气，进行恒压电沉积，沉积后，取出工作电极，用蒸馏水清洗；三、ZnO薄膜的热处理将步骤二得到的ZnO薄膜在温度为60℃条件下，进行热处理30min，随炉冷却至室温，即完成制备n型半导体ZnO薄膜；其中，步骤一所述的导电玻璃为FTO导电玻璃，步骤二所述的n型半导体ZnO薄膜沉积液是由2.0mol/L的Zn(NO3)2溶液和25mol/LKNO3，1mol/L柠檬酸溶液组成，ZnO电沉积液的pH值为5.5；步骤二所述的沉积电压条件为：1.6V，沉积时间为10min，温度为60℃。本实施方式采用电沉积的方法在FTO导电玻璃上制备n型半导体ZnO薄膜，本实验实施方式用电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的透光率达到了80%以上，为大规模生产n型半导体材料ZnO薄膜开辟了新途径。本专利技术运用电沉积方法在FTO导电玻璃上制备透光率高的n型半导体ZnO薄膜，不但大大节省了生产成本，而且还具有沉积速率快，清洁生产，生产效率高等特征，非常适合大规模制备n型半导体ZnO薄膜。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法进一步说明，所述步骤一为：依次将FTO导电玻璃放到稀盐酸中清洗1次、蒸馏水洗FTO导电玻璃8次，用洗衣粉水超声清洗5次、用蒸馏水冲洗8次、丙酮清洗导电玻璃4次、用蒸馏水冲洗8次、以及无水乙醇清洗导电玻璃6次，用蒸馏水冲洗8次，然后吹干。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法进一步说明，所述步骤二中n型半导体ZnO电沉积液的pH值均是用63%的浓硝酸溶液进行调节的。图1为ZnO薄膜的XRD图。图中下面部分为基体的XRD谱图，分别在2θ=31.6°，34.4°,36.3°,60.0°出现了四个峰，此峰是六方纤锌矿结构ZnO的峰位。图2和图3分别为FTO导电玻璃基体和沉积ZnO薄膜的SEM图。对比两图看出FTO导电玻璃基体电沉积的ZnO薄膜结构为颗粒状，颗粒大小几乎一致，分布均匀，结构致密，孔隙率较小，杂质含量少，铺满了基体表面。图4为ZnO薄膜的AFM图，薄膜分布均匀，平铺在整个导电玻璃上。图5为得到的n型半导体ZnO薄膜的波长-透光率曲线图。制备的ZnO薄膜在300nm~900nm波长范围内的透过率变化情况的扫描曲线图。当波长大于350nm时随着波长的增加透过率逐渐增大，达到接近900nm时透过率逐渐趋于平稳。说明ZnO薄膜在可见光区范围内透光率很高，能达到80%以上，完全能够起到透光性半导体材料的作用。图6为得到的n型半导体ZnO薄膜的半导体类型测试图。冷热两端的电势差为-173mV，电压值为负，因此可以判断通过正交试验得到的最优条件下制备的ZnO薄膜为n型半导体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法，其特征在于：一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法是按照以下步骤进行的：一、导电玻璃的前处理对导电玻璃进行前处理，待用；二、电沉积制备n型半导体ZnO薄膜采用石墨作为阳极，以步骤一前处理后的导电玻璃作为工作电极，将阳极和工作电极放入n型半导体ZnO薄膜电沉积液中并在电解槽中通入氧气，进行恒压电沉积，沉积后，取出工作电极，用蒸馏水清洗；三、ZnO薄膜的热处理将步骤二得到的ZnO薄膜在温度为60 ℃条件下，进行热处理30 min， 随炉冷却至室温，即完成制备n型半导体ZnO薄膜；其中，步骤一所述的导电玻璃为FTO导电玻璃，步骤二所述的n型半导体ZnO薄膜沉积液是由1.5~2.0 mol/L的Zn(NO

【技术特征摘要】
1.一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法，其特征在于：一种电沉积制备n型半导体ZnO薄膜的方法是按照以下步骤进行的：一、导电玻璃的前处理对导电玻璃进行前处理，待用；二、电沉积制备n型半导体ZnO薄膜采用石墨作为阳极，以步骤一前处理后的导电玻璃作为工作电极，将阳极和工作电极放入n型半导体ZnO薄膜电沉积液中并在电解槽中通入氧气，进行恒压电沉积，沉积后，取出工作电极，用蒸馏水清洗；三、ZnO薄膜的热处理将步骤二得到的ZnO薄膜在温度为60℃条件下，进行热处理30min，随炉冷却至室温，即完成制备n型半导体ZnO薄膜；其中，步骤一所述的导电玻璃为FTO导电玻璃，步骤二所述的n型半导体ZnO薄膜沉积液是由1.5~2.0mol/L的Zn(NO3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽波，王福日，杨雪莹，王文涛，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23