專利名稱：一種高取向溴化亞銅半導(dǎo)體薄膜的電化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料薄膜的制備，尤其涉及溴化亞銅半導(dǎo)體材料的高取 向薄膜的電化學(xué)制備方法。
技術(shù)背景CuBr晶體是具有很低局部電子傳導(dǎo)率的良好的離子導(dǎo)體和具有不尋常光致 發(fā)光性質(zhì)的寬帶隙半導(dǎo)體。它有三種相態(tài)，都是很好的Cu+導(dǎo)體，385。C以下具 有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的Y-相；385 469"C時具有纖維鋅礦結(jié)構(gòu)的p-相；以及在469 488°C (熔點(diǎn))時具有面心立方結(jié)構(gòu)的a-相，其Cu+離子呈無規(guī)則分布CuBr。 Y-相CuBr導(dǎo)電性大小主要決定于與理想化學(xué)計量組成的偏差以及在制備樣品時引 入雜質(zhì)元素的數(shù)量，而(x-相和(3-相的傳導(dǎo)性則有內(nèi)在值決定的與樣品的制備方 法幾乎無關(guān)。QiBr已經(jīng)用于有機(jī)合成的催化劑，電池，氣體傳感器和激光器。 基于氣相技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展了一些制備CuBr薄膜的方法，如無線電頻率磁濺射 法,分子束外延法等。然而，這些方法要求高溫，高真空，復(fù)雜的設(shè)備和嚴(yán)格的 實(shí)驗(yàn)程序，極大的阻礙了它們的普遍應(yīng)用?；谝合嗟囊恍┓椒ㄒ惨呀?jīng)用來研究CuBr納米晶的生長，如溶膠-凝膠法 和水熱合成等?？频じ?Gedanken)等用超聲電化學(xué)方法在有表面活性劑的存 在下得到了 CuBr的納米晶體((海斯(L Haas),科丹庚(A. Gedanken) , Chem. Mater. 18 (2006) 1184)?？四鞘?Knauth)等發(fā)展了一種電化學(xué)陽極氧化Cu片 的方法得到了隨機(jī)取向的CuBr薄膜((本達(dá)翰(M. Bendahan),偌克(P. Lauque), (瑟庚(J. L. Seguin)，(阿哥爾)K. Aguir，克那史(P. Knauth) , Sensors and Actuators B-Chem., 95 (2003) 170)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高取向溴化亞銅半導(dǎo)體薄 膜的電化學(xué)制備方法。包括如下步驟1) 用丙酮沖洗ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻 璃或不銹鋼放在超聲波清洗器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃或不銹 鋼放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒，最后用去離子水清洗；2) 0.05 2摩爾/升的溴化銅溶液，用2 mol/L的HBr或0.1 mol/L的NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH值為1 5.0，得到電解液；3)ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為 參比電極一起放入電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的電沉積陰極電 位為0.05 V -0.4V，沉積電量為0.01 10庫侖，沉積溫度25 8(TC。本發(fā)明具有設(shè)備簡單、成本低、沉積速率快、材料生長溫度低、可以在常溫 常壓下操作的特點(diǎn)。制備出CuBr薄膜均勻尺寸均勻、結(jié)晶性好、沿著〈111〉 晶軸方向優(yōu)先生長。高取向的OiBr晶體在室溫下呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的自由激子發(fā)光。 該產(chǎn)品有望在催化劑，電池，氣體傳感器和激光器等方面獲得廣泛的應(yīng)用。


圖1是CuBr薄膜的X射線衍射圖(與標(biāo)準(zhǔn)衍射卡片(JCPDS 82-2118)—致)； 圖2是溴化亞銅CuBr產(chǎn)品的掃描電鏡圖。 圖3是CuBr薄膜的室溫光致發(fā)光光譜； 圖4是溴化亞銅CuBr產(chǎn)品的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明方法的反應(yīng)過程可以表示如下 Cu2++e —Cu+ (1) Cu++Br—CuBr ② 實(shí)施例11) 用丙酮沖洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲 波清洗器里清洗10分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 秒，最后用去離子水清洗；2) 0.05摩爾/升的溴化銅溶液，用2mol/L的HBr或O.lmol/L的NaOH溶液 調(diào)節(jié)pH值為1，得到電解液；3) ITO導(dǎo)電玻璃作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為參比電 極一起放入電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的電沉積電位為0.05V V，沉積電量為0.01庫侖，沉積溫度25'C。經(jīng)場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)等對沉積在ITO導(dǎo)電玻璃上 的CuBr薄膜的結(jié)構(gòu)表征，為垂直于ITO導(dǎo)電玻璃生長具有[lll]優(yōu)先取向的具 有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的Y-相CuBr。且該薄膜具有很強(qiáng)的室溫光致藍(lán)光光譜。 X射線衍射圖1表明CuBr的具有很強(qiáng)的[lll]取向。 實(shí)施例2l)用丙酮沖洗不銹鋼3次，再用去離子水將不銹鋼放在超聲波清洗器里清洗 30分鐘，接著將不銹鋼放在10%的硝酸溶液中活化30秒，最后用去離子水清洗；2) 2摩爾/升的溴化銅溶液，用2 mol/L的HBr或0.1 mol/L的NaOH溶液調(diào) 節(jié)pH值為5.0，得到電解液；3) 不銹鋼作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為參比電極一起放 入電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的電沉積電位為-0.4V，沉積電量 為10庫侖，沉積溫度8(TC。經(jīng)場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)等對沉積在ITO導(dǎo)電玻璃上 的CuBr薄膜的結(jié)構(gòu)表征，為垂直于ITO導(dǎo)電玻璃生長具有[lll]優(yōu)先取向的具 有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的Y-相CnBr。且該薄膜具有很強(qiáng)的室溫光致藍(lán)光光譜。 掃描電鏡圖2表明CuBr薄膜平滑致密. 實(shí)施例31) 用丙酮沖洗ITO導(dǎo)電玻璃3次，再用去一離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超 聲波清洗器里清洗15 —分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化 30秒，最后用去離子水清洗；2) 0.1摩爾/升的溴化銅溶液，用2 mol/L的HBr或0.1 mol/L的NaOH溶液 調(diào)節(jié)pH值為3.0，得到電解液；3) ITO導(dǎo)電玻璃作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為參比電 極一起放入電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的電沉積電位為-0.2V ， 沉積電量為2庫侖，沉積溫度25"C。經(jīng)場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)等對沉積在ITO導(dǎo)電玻 璃上的CuBr薄膜的結(jié)構(gòu)表征，為垂直于ITO導(dǎo)電玻璃生長具有[lll]優(yōu)先取向 的具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的Y-相CuBr。且該薄膜具有很強(qiáng)的室溫光致藍(lán)光光譜。 室溫光致熒光圖見圖3表明CuBr具有很強(qiáng)的室溫光致藍(lán)光性能。 實(shí)施例41) 用丙酮沖洗ITO導(dǎo)電玻璃3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲 波清洗器里清洗30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼放在10%的硝酸溶液中 活化30秒，最后用去離子水清洗；2) 0.05 2摩爾/升的溴化銅溶液，用2 mol/L的HBr或0.1 mol/L的NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH值為2.0，得到電解液；3) ITO導(dǎo)電玻璃作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為參比電 極一起放入電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘滎電極的電沉積電位為-0.3，沉 積電量為5庫侖，沉積溫度80"C。經(jīng)場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)等對沉積在ITO導(dǎo)電玻璃上的CuBr薄膜的結(jié)構(gòu)表征，為垂直于ITO導(dǎo)電玻璃生長具有[lll]優(yōu)先取向 的具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的Y-相CuBr。且該薄膜具有很強(qiáng)的室溫光致藍(lán)光光譜。 掃描電鏡4表明溫度對CuBr薄膜的形貌具有一定的影響。
權(quán)利要求
1.一種高取向溴化亞銅半導(dǎo)體薄膜的電化學(xué)制備方法，其特征在于包括如下步驟1)用丙酮沖洗ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼2～3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼放在超聲波清洗器里清洗10～30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼放在10％的硝酸溶液中活化10～30秒，最后用去離子水清洗；2)0.05～2摩爾/升的溴化銅溶液，用2mol/L的HBr或0.1mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為1～5.0，得到電解液；3)ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為參比電極一起放入電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的電沉積陰極電位為0.05V～-0.4V，沉積電量為0.01～10庫侖，沉積溫度25～80℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高取向的溴化亞銅半導(dǎo)體薄膜的電化學(xué)制備方法。包括如下步驟1)用丙酮沖洗ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼放在超聲波清洗器里清洗，接著將ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼放在10％的硝酸溶液中活化，最后用去離子水清洗；2)溴化銅溶液，用2mol/L的HBr或0.1mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，得到電解液；3)ITO導(dǎo)電玻璃或不銹鋼作為工作電極，鉑電極作為對電極，甘汞電極作為參比電極一起放入電解液中進(jìn)行電沉積。相對于飽和甘汞電極的電沉積陰極電位為0.05V～-0.4V，沉積電量為0.01～10庫侖，沉積溫度25～80℃。本發(fā)明優(yōu)勢在于設(shè)備簡單、低溫、低成本、易于控制薄膜的取向和形貌等優(yōu)點(diǎn)。不僅適合于科學(xué)研究，而且適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C25D7/12GK101333672SQ20081006343
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日
發(fā)明者潤 劉, 康紅蘭, 徐鑄德, 赫 李 申請人:浙江大學(xué)