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透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide,TCO)薄膜是一类比较有特色的功能材料,它同时具有两种突出的性质:可见光透明性和导电性。未掺杂的金属氧化物属于半导体,导电性能不是很好,一般可以通过掺杂或者其他缺陷化学原理增强其导电性。一维ZnO纳米线阵列,由于纳米线尺寸与可见光波尺寸相当,因此具有陷光结构效应,可应用于薄膜太阳电池的透明电极,但单晶纳米线掺杂是一个难点。本文使用电化学沉积的方法,在透明导电玻璃基底低成本、大面积制备Al掺杂ZnO透明导电纳米线阵列。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、能谱分析仪等手段对样品的表面微观结构、物相组成及形貌进行表征与分析,结合循环伏安谱分析薄膜生长机理。经过比较分析,进而确定电化学反应过程中较佳的Zn2+、Al3+离子浓度、电位大小、极板间距离、温度等实验条件,从而得到最优性能的透明导电ZnO纳米线阵列薄膜,最终实现对Al掺杂ZnO透明导电纳米线阵列的可控生长。获得以下几个方面的结论:(1)电化学沉积ZnO过程中电化学反应、沉淀-溶解、成核-生长三个过程共同决定晶粒形貌,在溶液浓度0.003mol/L、沉积温度7080℃、极板间距离2cm、沉积电位-1.6-1.4V之间最有利于长成纳米线阵列,Al掺杂将影响ZnO纳米线阵列的择优生长取向性、形貌及性能。(2)证实Zn(NO3)2-Al(NO3)3水溶液体系与Zn(NO3)2-In(NO3)3水溶液体系中电沉积ZnO存在很大的差别。前者可以共沉积制备Al掺杂ZnO纳米线阵列,而后者只能单独沉积出ZnO或In2O3,这可能是Zn(OH)2和In(OH)3溶度积差值较大的缘故。(3)得出实现Al掺杂ZnO透明导电纳米线阵列可控生长的工艺条件,当Al/Zn=1at.%,电沉积时间为60min,阴极还原电位U=-1.5V时,获得结构与性能较优的Al掺杂ZnO透明导电纳米线阵列。(4)比较了四氯化钛与钛酸四丁酯分别作为前驱体溶胶-凝胶法合成TiO2薄膜的工艺,由于后者的溶胶更容易形成连续网络的[-Ti-O-]n链,制得薄膜更加均匀致密、不容易开裂、导电性较优,更适合于在Al掺杂ZnO透明导电纳米线阵列表面修饰一层细颗粒TiO2膜。