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本文旨在探求应用低能耗、环境友好的化学浴沉积法,设计合理的实验路线,优化实验参数,制备出高质量的钨酸钙薄膜,研究其发光特性,进一步开拓应用领域。同时还对化学浴沉积法制备多元氧化物薄膜的动力学和热力学过程进行初步研究,探索反应机制。主要研究进展可分为以下三部分:
1.设计反应路线,运用传统化学浴沉积成功制备出CaWO<,4>薄膜。研究反应时间、反应温度、溶液pH值等反应参数对制备过程的影响。通过调节这些反应参数有效控制了制备过程,最终制备出结晶良好、表面致密平整、纳米尺度且荧光特性良好的CaWO<,4>薄膜。根据前人对化学浴沉积法制备薄膜的反应机理研究,在实验基础上尝试提出本实验的反应机理,并找到三个对制备过程影响显著的反应参数。
2.为提高化学浴沉积制备薄膜的效率,引入微波辅助化学浴沉积制备CaWO<,4>薄膜。结果表明,实验中引入微波可将制备时间从10小时缩短至30分钟,且得到的薄膜结晶度明显提高,具有良好的荧光特性。同样研究了反应参数对反应的影响。此外,为研究不同衬底对制备过程的影响,分别采用普通玻璃和ITO导电玻璃制备CaWO<,4>薄膜,通过SEM图片分析得到rTO玻璃表面的氧化锡铟涂层不利于薄膜的形成。
3.为深入探究化学浴沉积制备多元薄膜反应本质,以CaWO<,4>为例研究了薄膜生长过程的热力学和动力学过程。热力学方面研究了薄膜的形成驱动力和形核功,得出调节晶核与衬底接触角有利于晶核在衬底上形成。动力学方面,计算了化学浴沉积制备CaWO<,4>薄膜的反应动力学方程。