氧化硅薄膜的电辅助自组装及性能

董征

中国海洋大学

摘要：

薄膜自组装技术是近几年十分受关注的研究领域。本文采用电辅助自组装技术,选取FTO导电玻璃和高定向裂解石墨(HOPG)作为薄膜组装基底材料,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、硝酸钠为支持盐合成出(介孔)氧化硅薄膜。借助于循环伏安曲线(CV)、差热-热重分析(TG-DTA)、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜(SEM)观察、高分辨透射电镜(HRTEM)观察及电子衍射图谱、紫外-可见光谱、荧光光谱等数据信息和技术对氧化硅薄膜样品进行了研究表征。研究了不同沉积电压、溶液组成、沉积时间及TEOS/CTAB配比等参数对氧化硅薄膜组装、热处理前后的氧化硅薄膜的形貌和可见光区的光学特性的影响,对Co元素掺杂氧化硅薄膜的制各进行了尝试,并对氧化硅薄膜的电辅助自组装生长机理以及表面活性剂(CTAB)、盐酸与硅源的作用机理进行了分析。
结果表明:在-3.5 V电压下,采用阳离子表面活性剂(CTAB)为模板可制备出氧化硅纳米薄膜:在酸性条件下,可得到多种形貌特征的无定形二氧化硅薄膜;随着沉积电压和时间的增加,氧化硅薄膜在可见光光区的吸光度增强,透过率降低;只有当溶液中CTAB的浓度大于其临界胶束浓度(C.M.C),且TEOS的量一定时,才可能得到介孔结构的氧化硅薄膜,经热处理后具有MCM-41结构特征;薄膜样品经500℃热处理后,由于非桥键氧空穴中心(NBOHC)的出现,在3.5 eV光的激发下有2.5 eV的光致荧光现象发生:随着钴掺杂量的增大,Co/氧化硅组装膜在可见光光区的吸光度逐渐增强,透光率降低,并略有红移现象发生;电辅助组装成膜过程中,表面活性剂CTAB与TEOS的硅酸根离子通过静电力相互作用,形成SiO2预聚体,当pH值降低时,形成SiO2-表面活性剂杂化胶束聚集体。在运动电荷的诱导下,杂化胶束聚集体在导电基底上组装生长,从而制备出介孔二氧化硅薄膜。

关键词：氧化硅薄膜;电辅助自组装;导电玻璃;裂解石墨;Co元素掺杂

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：材料学

导师姓名：苏革

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TN304.055;TN304.12

页数：72

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）