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纳米材料因其独特的电学、光学及催化等性能,有着广泛的应用前景,如在有机太阳能电池器件中应用纳米结构,有望极大提高器件的光电转换效率。为实现此目的,纳米材料必须与电极直接连接。故本文提出在透明电极上直接制作纳米结构的氧化铝模板。
论文首先对纳米材料的性质及其最近几年在衬底材料上的制作方法进行了简单总结,然后重点介绍了一种在ITO(铟锡氧化物)透明电极上直接制作氧化铝纳米多孔结构(AAO)的方法。全文主要介绍了以下几方面的工作:
1.借助于电镜图像,分析了在ITO透明电极上生长不同厚度的金属Ti层、Al层及二者叠层结构的表面结晶形貌变化,对阳极氧化电解实验的条件进行了优化。
2.考察了阳极氧化电解结构ITO/Al时ITO层被电解破坏和Al2O3层脱落的过程,提出了采用金属Ti缓冲层,成功克服了ITO层被电解破坏和Al2O3层脱落这一困难,在ITO衬底制得了规则的AAO纳米多孔结构,多孔层厚度可至140nm。Ti层同时起到粘附ITO层和阻止电解液破坏ITO层的作用,而且其厚度有个特定范围:10nm~40nm,太薄或太厚都会导致多孔层的脱落,并对其机制给出了一定解释。另外,通过实验还发现:金属Cr、Au、Ag或Cu不适合作ITO与金属Al层间的缓冲材料,金属Ti不适合作FTO透明电极和金属Al间的缓冲材料。
3.结合实验现象和分析数据,对影响ITO透明电极上AAO模板制作的因素进行了总结分析。
4.采用所制得的ITO上的AAO为模板,制得了呈六角型分布的纳米点阵列:宽度为10nm~30nm,高度为20~30nm。通过调节电解电压的高低,可以调节纳米点的尺度大小。另外,还对ITO上的AAO模板作为电极材料在有机太阳能电池的应用进行了简单尝试。