研究目的
本研究探讨了伽马辐照对采用射频(RF)溅射技术制备的ITO薄膜的结构、光学、形貌及电学性能以及pH敏感性的影响。
研究成果
研究表明,伽马辐照会影响ITO薄膜的结构、光学、形貌和电学特性,从而提高其pH灵敏度。这一改进证实了它们作为pH传感器的潜在应用价值。
研究不足
该研究未探究辐照后的ITO薄膜在工作条件下的长期稳定性。此外,也未研究伽马辐照对ITO薄膜化学成分的影响。
1:实验设计与方法选择:
研究采用射频(RF)溅射技术在玻璃基板上沉积了400纳米厚的ITO薄膜。溅射过程在约150瓦功率、约3.16×10?3毫巴压力及1.7 ?/秒的溅射速率下进行。随后,这些ITO薄膜接受了不同剂量的钴-60伽马射线辐射(0.5千戈瑞、1千戈瑞、1.5千戈瑞和2千戈瑞)。
2:16×10?3毫巴压力及7 ?/秒的溅射速率下进行。随后,这些ITO薄膜接受了不同剂量的钴-60伽马射线辐射(5千戈瑞、1千戈瑞、5千戈瑞和2千戈瑞)。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见分光光度法,在辐射前后分析了薄膜的结构、形貌变化以及透射和吸收特性。
3:实验设备与材料清单:
X射线衍射仪(X'Pert PRO,帕纳科)、AFM仪器(edge,布鲁克)、FESEM、紫外-可见分光光度计、吉时利半导体特性分析系统(2400-SCS)。
4:实验步骤与操作流程:
将辐照后的ITO薄膜用作扩展栅场效应晶体管,以评估其作为pH传感器提高灵敏度的能力。pH灵敏度通过缓冲溶液(pH 2、pH 4、pH 6、pH 8、pH 10和pH 12)进行测量。
5:pH pH pH pH 10和pH 12)进行测量。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:晶粒尺寸通过谢乐公式计算,带隙(Eg)通过计算吸收系数(α)并利用陶克方程确定。
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X-ray Diffractometer
X'Pert PRO
PANalytical
Used to determine the phase structure and calculate the grain size of irradiated ITO thin films.
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Atomic Force Microscopy
edge
BRUKER
Used for morphological and surface roughness characterizations of the ITO thin films before and after exposure to radiation.
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Keithley Semiconductor Characterization System
2400-SCS
Keithley
Used to determine the pH sensitivity of deposited and irradiated ITO thin films.
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Field-Emission Scanning Electron Microscope
Used to morphologically characterize the samples.
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UV-Vis spectrophotometry
Used to evaluate the transmission and absorption in the wavelength range of 300 - 900 nm and 200 - 900 nm, respectively.
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