镁掺杂ZnO颗粒性质对喷墨打印图案微结构和紫外光电性能的影响

基本信息
批准号:51302252
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:吴艳
学科分类:
依托单位:中国地质大学(武汉)
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张萍,杨眉,杨祥,胡波,李勇火,范晓雅,徐晓晴
关键词:
颗粒性质紫外光电性质图案微结构喷墨打印镁掺杂ZnO
结项摘要

Mg-doped ZnO materials, known as tunnable bandgaps in the ultraviolet light region, recently are studied widely for the application of ultraviolet detectors. Fabrication of low-cost and high-quality ZnMgO thin film and device is crucial for the practial application. High-precision pattern and device of functional materials via inkjet printing technique are of great interest for their impormtant applications in high performance optical and electrical mini devices,but the control of the forming size of ink droplets on substrate is important to inkjet printing.In this project,we synthesize Mg-doped ZnO nanocrystals with different sizes and morphologyies through wet chemistry method, and then select the double-solvent components which is stable for the suspension of the nanoparticles and also printable to form continous patterns. By ananlyzing the capillary flow and Marangoni flow during the droplet drying process,we investigate the influence factors of the droplets drying and find out the relation of the particle morphology, size and solvent properties affecting the quality of the printing pattern and thin film. Furthermore, changing the doping concentration to adjust the bandgap of the film and controlling the microstructure,could realize the desired UV photoelectric properties.The UV photoconductivity will be discussed at length and the mechanism of the quick responsibility also will be thoroughly studied. Based on above studies, this project could not only present a new route for realizing homogeneous deopistion of solid particles, and also provide a better understanding of the forming mechanism of metal oxide partilce droplets,and further developing high-resolution functional thin film and pattern device.

近年来,紫外探测波段可调控的镁掺杂ZnO(ZnMgO)材料成为新型紫外探测器研究的热点,而研究低成本、高质量的ZnMgO光电薄膜及器件是该领域研究的重点。喷墨打印技术在功能材料的薄膜图案化和光电微型器件的应用受到广泛关注,而控制功能溶质颗粒在基板上形成图案形貌的准确性和薄膜的均匀性,是喷墨打印功能材料的关键。本项目通过湿化学合成方法制备不同尺寸、形貌的ZnMgO纳米晶粒,通过双溶剂分析墨滴干燥过程的毛细流和Marangoni流动对均匀沉积的影响,研究其成形的影响因素,分析其颗粒形貌、大小和溶剂性质等对薄膜图案质量的影响关系。进一步通过改变镁掺杂浓度,调节薄膜带隙和控制材料微结构,实现对材料光电性质的剪裁,探讨所得薄膜的紫外光电特性,研究其响应机理。本项目不仅可以为研究实现均匀沉积固体颗粒层提供新的途径,而且对于理解无机金属氧化物的墨滴成形机理和研发高精度功能薄膜图案器件提供一定的理论依据。

项目摘要

本课题通过湿化学合成技术制备不同金属氧化物墨水,结合运用溶液化学、表面化学、材料化学等方法与技术,对金属氧化物薄膜的光化学、电化学机制进行了初步研究。首先通过液相金属有机盐溶剂热分解法制备亲油性和亲水性的两类金属氧化物(氧化锌类和氧化铁矿物类),并筛选溶剂体系配置油性和水性墨水;进而制备膜并研究其光电催化及其电化学性能。研究其催化行为的影响因素,分析其颗粒形貌、大小和复合等对光生电子和空穴的影响及固体离子传输关系。综合上述结果,本项目不仅可以为研究实现金属氧化物光电转换提供新的途径,而且对于认识无机金属氧化物的半导体复合光电转换机制及离子传输机理提供了重要的启示性线索。项目资助发表学术论文9篇,待发表4篇。培养硕士生4名,其中2名已经取得硕士学位,2名在读。项目投入经费22万,支出21.0403万元,各项支出与预算相符。剩余经费0.9597万元,剩余经费计划用于本项目研究后续支出。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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