過渡金屬氮化物具有過渡金屬、共價化合物和離子晶體的特性,有著很多優(yōu)異的性能,如機械性能、光學性能、電學性能、磁性能和在各種催化反應中的催化性能等,在光電器件、儲能器件、環(huán)境保護領域有著廣泛的應用前景。隨著對過渡金屬氮化物合成原理和合成條件的探索,發(fā)現其中的氮化鎳材料有著豐富的電子結構,優(yōu)異的催化選擇性,可以作為釕和鉑貴金屬的潛在替代品,已經是熱門材料之一,對其制備和性能的研究具有重要的理論意義和實用價值。本文采用磁控濺射方法在FTO導電玻璃上制備出了Ni₃N薄膜,研究了不同實驗工藝參數,包括襯底溫度、氣體壓強、濺射功率、濺射時間和本底真空度對Ni₃N薄膜生長的影響。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量色散譜(EDS)和X射線光電子能譜(XPS)等表征方法分析了在不同實驗條件下制備薄膜樣品的結晶度、表面形貌、元素組成和成鍵狀態(tài)等,結果表明:生長出結晶度高、晶體顆粒較大、表面形貌致密的Ni₃N薄膜的實驗參數如下:襯底溫度為150℃,Ar和N₂的氣體流量比為16:4 sccm,氣體壓強...

【文章頁數】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氮化鎳薄膜的研究概述
        1.2.1 氮化鎳材料的研究現狀
        1.2.2 氮化鎳薄膜的制備方法和難點
        1.2.3 氮化鎳薄膜的研究特色
    1.3 氮化鎳薄膜材料的特性
        1.3.1 晶體結構
        1.3.2 物理和化學性質
        1.3.3 光學和電學性質
    1.4 氮化鎳薄膜的應用領域
        1.4.1 可充電鋰離子電池
        1.4.2 染料敏化太陽能電池
        1.4.3 超級電容器
        1.4.4 水分解催化劑
    1.5 本文主要研究內容與章節(jié)安排
第二章 氮化鎳薄膜制備方案與樣品表征方法
    2.1 實驗方案的設計
        2.1.1 實驗方法的分析
        2.1.2 實驗所用的設備和試劑
        2.1.3 實驗工藝流程
    2.2 樣品表征方法
        2.2.1 X射線衍射
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 能量色散譜
        2.2.4 X射線光電子能譜
    2.3 樣品測試方法
        2.3.1 紫外分光光度計
        2.3.2 霍爾效應測試
        2.3.3 場發(fā)射性能測試
    2.4 本章小結
第三章 Ni₃N薄膜的制備與表征
    3.1 Ni₃N薄膜的制備工藝條件
    3.2 襯底溫度對Ni₃N薄膜生長的影響
    3.3 氣體壓強對Ni₃N薄膜生長的影響
    3.4 濺射功率對Ni₃N薄膜生長的影響
    3.5 濺射時間對Ni₃N薄膜生長的影響
    3.6 本底真空度對Ni₃N薄膜生長的影響
    3.7 本章小結
第四章 Ni₃N薄膜性能的研究
    4.1 Ni₃N薄膜的透光性能的研究
        4.1.1 襯底溫度對Ni₃N薄膜透光性能的影響
        4.1.2 氣體壓強對Ni₃N薄膜透光性能的影響
        4.1.3 濺射功率對Ni₃N薄膜透光性能的影響
        4.1.4 小結
    4.2 Ni₃N薄膜的吸光性能的研究
        4.2.1 襯底溫度對Ni₃N薄膜吸光性能的影響
        4.2.2 氣體壓強對Ni₃N薄膜吸光性能的影響
        4.2.3 濺射功率對Ni₃N薄膜吸光性能的影響
    4.3 Ni₃N薄膜的電學性能的研究
        4.3.1 襯底溫度對Ni₃N薄膜電學性能的影響
        4.3.2 氣體壓強對Ni₃N薄膜電學性能的影響
        4.3.3 濺射功率對Ni₃N薄膜電學性能的影響
        4.3.4 小結
    4.4 Ni₃N薄膜的場發(fā)射性能的研究
    4.5 本章小結
第五章 氮化鎳材料的理論研究
    5.1 氮化鎳的理論模型
    5.2 理論研究的計算方法
    5.3 理論研究的結果分析
        5.3.1 Ni₃N的計算結果及分析
        5.3.2 Ni2N的計算結果及分析
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 工作展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3748033