Bi_2Te_3热电薄膜的电化学原子层外延制备

采用电化学原子层外延法(ECALE)在Au电极上成功地制备了Bi2Te3化合物热电薄膜。通过循环伏安扫描研究Te和Bi在Au衬底上的电化学特性,使用自动沉积系统交替欠电位沉积Te、Bi原子层200个循环获得沉积物。XRD、EDX和FESEM测试结果表明循环沉积200层后得到的沉积物Bi和Te的化学计量比为2∶3,且是Bi2Te3薄膜化合物,而非单质Bi和Te的简单混合;薄膜均匀、致密、平整且可重复性好,以(015)为最优取向外延生长的。

电化学原子层外延及其新材料制备应用研究进展

电化学原子层外延(ECALE)是电化学沉积和原子层外延技术的结合,通过运用欠电势技术交替电化学沉积化合物的组成元素一次一个原子层而实现外延生长。详细介绍了电化学原子层外延(ECALE)的基本原理和特点,分析了影响 ECALE 过程的关键要素,并进一步介绍了它在新材料制备中的应用研究进展。

电化学原子层外延法制备碲化铋薄膜

研究了冷压银衬底上铋和碲的欠电位沉积薄层电化学行为。分析了最初铋欠电位沉积在碲覆盖的冷压银表面和碲欠电位沉积在铋覆盖的冷压银表面的欠电位转移伏安特性。结果证实,这种转移特性符合欠电位动力学机制。采用一个自动式电化学薄层流沉积系统,通过交替沉积碲元素和铋元素制备了碲化铋薄膜。XRD测试显示,沉积物是B i2Te3。EDX定量分析给出铋与碲的元素化学计量比是2∶3,与XRD结果一致。沉积物电子探针显微分析显示一个网格结构,可能与冷压银衬底的表面缺陷及银和B i2Te3的晶格错配有关。

电化学原子层外延制备Bi—Se系薄膜

采用电化学原子层外延（electrochemical atomic layer epitaxy，ECALE）方法尝试在Pt电极上沉积Bi2Se3纳米热电薄膜。利用循环伏安扫描研究了Bi^3＋、Se^4＋在Pt电极上的欠电势沉积参数，在此基础上利用自动电沉积系统交替沉积400个Bi、Se原子层。采用电量分析、XRD、EDX对沉积物进行表征。电量分析表明沉积物中存在硒的富余，XRD结果表明沉积物中除了Bi2Se3化合物外还有单质Se的富余。EDX分析沉积物的硒铋原子比为4：1，与XRD分析结果一致。

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体电化学原子层外延

介绍一种外延沉积化合物半导体材料的新方法──电化学原子层外延技术，它将电化学沉积技术与原子层外延技术结合起来，通过运用欠电势技术交替电化学沉积化合物的组成元素一次一个单原子层而实现外延生长。从而使外延技术具有电沉积简单与低成本的优点。欠电势沉积是电化学原子层外延的关键，它是化合物形成过程中放出自由能的结果。并研究了Si-Au多晶衬底上沉积CdTe的电化学原子层外延，给出了初步实验结果。

电化学原子层沉积研究现状及沉积体系的构建

近年来,电化学原子层沉积(Electrochemical atomic layer deposition,E-ALD)技术在制备催化、光电及热电等功能薄膜的研究和应用方面取得了较大进展.概述了E-ALD的发展历史、沉积原理、研究及应用情况,介绍了课题组研发的E-ALD系统的构成和生长过程的控制机理.

纳米热电材料及其ECALE制备方法进展

论述了纳米热电材料的发展现状及其提高热电优值(ZT)的机理,介绍了一种制备纳米热电薄膜的新方法———电化学原子层外延(ECALE),它采用欠电位沉积实现二维层状生长。文中还总结了该方法制备纳米薄膜过程中的几个重要影响因素,并预测了纳米热电材料和器件今后的研究方向。

Sb_2Te_3纳米薄膜的ECALE法制备

研究了利用电化学原子层外延法(electrochemical atomic layer epitaxy,ECALE)在Pt电极上生长Sb2Te3化合物半导体薄膜热电材料的过程.采用循环伏安扫描分别研究了Te和Sb在Pt衬底上以及在覆盖了一层元素之上的电沉积特性,在此基础上使用自动沉积系统交替电化学沉积了400个Te和Sb原子层.采用XRD,FESEM和FTIR等多种分析测试手段对沉积薄膜的结构、形貌、禁带宽等进行了表征.XRD结果表明,沉积物是Sb2Te3化合物,与EDX定量分析和电量计算结果吻合;FESEM对薄膜表面及断面形貌检测表明沉积颗粒排列紧密、大小均匀,平均粒径约为20nm,薄膜均匀平坦,膜厚约190nm;由于沉积薄膜的纳米结构,FTIR吸收谱出现蓝移,测得Sb2Te3薄膜禁带宽为0.42eV.

碲在金衬底上的不可逆吸附行为及其欠电位沉积机制的研究

研究了碲在金衬底上的不可逆吸附行为特征及其对碲原子欠电位沉积行为的影响.同时也探讨了碲原子于金衬底上的欠电位沉积机制.结果显示在开路条件下碲原子在金衬底表面具有不可逆的吸附行为,证实了在金的双电层范围内很难将这种碲的吸附物移走.为了完全移走碲的吸附物,需要采用特定的电化学清洗程序.发现碲的吸附物移走发生在电位循环至金的氧化区域,且在该区域这种碲的吸附物移走与金的表面氧化同时发生.扫描速率分析结果证实碲欠电位沉积在金表面符合Sanchez-Maestre模型的三个标准,说明碲原子于金衬底上欠电位沉积符合二维形核和生长机制.

CdSe/TiO_2纳米管阵列同轴异质结制备及其光电特性研究

研究了TiO2纳米管阵列衬底上镉和硒的欠电位沉积电化学行为。结合欠电位沉积技术和共沉积技术,优选出合适的沉积电位,以此为依据在高度规整有序的TiO2纳米管管壁上外延生长窄带隙化合物半导体CdSe。FESEM、XRD、EDAX、TEM表征结果综合表明,已成功地在纳米管外壁制备出具有准化学计量比的CdSe外延层,获得了CdSe/TiO2纳米管阵列同轴异质结结构。对制备的CdSe/TiO2/Ti样品进行了光电性能测试,结果表明当沉积时间为7h时制备得到的样品光电效率最高。同时对比研究了不同退火气氛对于样品光活性的影响,表明在氮气中退火能在TiO2晶格中引入N,有利于光敏性的提高,但是提高幅度随着CdSe沉积时间增大而下降。

碲欠电位沉积于金衬底上碲离子浓度和扫描速率对欠电位的影响

研究了碲欠电位沉积于金衬底表面体系中碲离子浓度和扫描速率等关键实验参数对碲欠电位沉积机制及其伏安特性的影响。结果表明,碲沉积在金表面的伏安特性依赖于使用的碲离子浓度,金属离子浓度的变化可能会影响到欠电位沉积过程的动力学机制。循环伏安实验结果表明,碲欠电位峰的电流与扫描速率的2/3次方呈线性关系。证实碲欠电位沉积于金衬底上遵循的是二维形核和生长机制。

欠电位沉积研究现状——II.欠电位沉积的研究方法及其应用

总结了主要的欠电位沉积(upd)的原位研究方法,包括电化学研究方法(循环伏安(CV)、计时电流(CHR)和电化学阻抗谱(EIS))、界面分析方法(电化学石英晶体微天平(EQCM)和电化学扫描隧道显微镜/电化学原子力显微镜(ECSTM/ECAFM))及X射线分析技术(X射线吸收谱(XAS)和表面X射线散射(SXS)).根据这些研究方法,总结和探讨了许多体系的upd特征,分析了upd微观特征与宏观的测试结果的对应关系及其原理.此外,探讨了基于这些研究方法得出的关于upd的重要结论,并对比分析了上述研究方法的优缺点.在upd应用领域的研究方面,主要从四个方面进行了概述,涉及功能材料电合成、电分析应用、电化学原子层外延(ECALE)和表征贵金属(或纳米)材料电化学活性面积(ECSA),并简析了上述应用研究中涉及的关于upd过程的原理.最后,总结了upd研究方法和应用研究的现状并展望了其未来发展趋势.