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《复旦大学》 2011年
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掺杂ZnO薄膜的生长及其储锂性能研究

徐浩  
【摘要】:本文主要研究了两种掺杂ZnO薄膜的制备方法,以及杂质掺入后对其晶体结构、电化学性质的影响。 研究的内容包括如下两个部分: 一、4种不同比率ZnO1-xSx薄膜的制备,及其结构、电化学性质的研究。我们采用脉冲激光沉积技术成功地制备了一系列不同掺杂比例的ZnO1-xSx薄膜。ZnO1-xSx并非是ZnO、ZnS两种晶粒的简单混合,而是一个独立的晶相。ZnO1-xSx(0.1x0.9)拥有比ZnO、ZnS更小的禁带宽度,因而它拥有更好的电导率。我们的研究结果表明:在所有的比例中,ZnO0.28S0.72的可逆循环性能明显优于其他比例的ZnO1-xSx晶体。同时,ZnO1+xSx这种双阴离子化合物在放电还原生成独立的Zn、Li2O、Li2S的晶相后,还能可逆的充电氧化回到ZnO1-xSx相,而非ZnO和ZnS两种晶体的混合。 二、7种不同掺杂比例AZO薄膜的制备及其物理、电化学性质的研究。首先,我们采用射频磁控溅射技术制备了7种不同比率的AZO薄膜,并重点研究了掺杂比、靶-基距离两个参数对薄膜晶体结构、电学和光学性质的影响。研究表明:Al掺入后会引起ZnO晶格常数的变化,在掺杂比为2%时,可以得到最低电阻率4.94×10-4Ω·cm,同时,我们发现适当的减少靶-基距离可以提高载流子浓度和迁移率。另一方面,我们又进行了AZO/Li的电化学性质研究,其结果显示:1%-3%的掺杂带来的高电导率,可以非常有效地提高其可逆反应容量;但掺杂过多时,会生成独立的、不参与反应的A1203晶相,薄膜电阻率大大提升,电极的可逆氧化/还原反应受阻。 本论文的总体研究思想是:向ZnO薄膜中掺入阴离子S2-和阳离子A13+,在保证薄膜高透射率(可见光波段)的同时,通过改变禁带宽度、提高载流子浓度来改善ZnO薄膜的导电性能。随后,我们将这种改善后的薄膜应用于锂离子电池电极,观察到由此带来的可逆循环容量提高。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O484.1

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【参考文献】
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