Sb掺杂对SnO2薄膜光电性能的影响研究

以乙醇为溶剂采用溶胶-凝胶法制备出了Sb掺杂的SnO_2复合透明导电薄膜,并利用XRD,SEM,紫外-可见分光光度计,四探针电阻仪等测试方法对Sb掺杂的SnO_2复合薄膜的结构和物性进行了研究。结果表明,当Sb掺杂量小于摩尔分数7%时,SnO_2复合薄膜均呈四方金红石型晶体结构;随着Sb掺杂量的增加,薄膜电阻率先降低后增大,当Sb掺杂量为摩尔分数5%时,薄膜电阻率达到最小值1.4×10^(–3)?·cm。在350~700 nm波长范围内,当Sb掺杂量小于摩尔分数7%时,SnO_2复合薄膜的透过率均在80%以上。

纳米晶SnO2薄膜的结晶特性

采用磁控溅射技术，使用混合气体Ar和O2，在衬底温度为150-400℃的耐热玻璃基片上制备了纳米晶SnO2：Sb透明导电薄膜，通过测定X射线衍射谱，表明薄膜择优取向为[110]和[211]方向，测量了SnO2：Sb薄膜的结晶特性随衬底温度变化以及纳米晶SnO2薄膜FE—SEM表面及断面形貌。

SnO2纳米颗粒制备及其对溶胶-凝胶Sb:SnO2薄膜性能的影响

以Sn(OEt)2为起始原料,采用水热晶化法合成了分散性良好的金红石结构的SnO2纳米颗粒.采用X射线衍射对其进行了表征,表明SnO2纳米颗粒的结晶性良好,颗粒尺寸小于10nm.将合成的SnO2纳米颗粒均匀分散到Sb:SnO2镀膜液中,经陈化后制成镀膜溶胶,以溶胶-凝胶浸渍镀膜工艺制备纳米颗粒掺杂Sb:SnO2薄膜.分别采用范德堡(Van Der Pauw)法、UV/VIS分光光度计和FTIR中红外分析仪测量并分析膜层的导电性能、光学性能及结构特征,研究了导电纳米颗粒添加对Sb:SnO2薄膜电性能、光学性能和结构的影响.

氮掺杂对SnO2薄膜光电性能的影响

SnO2薄膜具有透明导电的特性,因而被制成透明电极而广泛应用于平板显示器和太阳能电池中。研究表明,经掺杂的薄膜具有更优异的光电性能,然而传统的掺杂元素Sb,Te或F较为昂贵且有毒性,因此,掺氮将有望解决上述问题。本文利用反应射频磁控溅射法制备出不同氧含量的SnO2以及氮掺杂SnO2薄膜,并分析了薄膜的形貌结构及光电性能。结果表明:薄膜沉积过程中氧分压和氮掺杂对薄膜性能影响较大。在SnO2薄膜中,晶粒呈包状形态,随着氧分压的增加,晶粒取向从(101)转向(110)方向,晶粒尺寸逐渐变小,可见光透光率提升到80%以上,光学带隙增加到4.05 eV;在氮掺杂SnO2薄膜中,晶粒呈四棱锥形态,晶粒取向为(101)方向,随着氧分压的增加,可见光的透过率同样提升到80%以上,光学带隙增加到3.99 eV。SnO2薄膜和氮掺杂SnO2薄膜的电阻率最低分别达到1.5×10-1和4.8×10-3Ω.cm。

SnxSi1-xO2缓冲层对F-SnO2薄膜光电性能的改善

利用化学气相沉积,在玻璃衬底上生长了SnO2掺氟(FTO)薄膜。X射线衍射测试(XRD)显示所得的FTO薄膜具有四方相结构。通过掺氟可以提高SnO2的电学性质,但掺氟同时也会影响SnO2薄膜的晶体质量,进而导致光学性质的损失。在这项研究工作中,在生长FTO薄膜时我们引入了SnxSi1-xO2缓冲层,并研究其对FTO薄膜光电性质的影响,发现通过引入SnxSi1-xO2缓冲层,可以较大程度降低FTO薄膜表面粗糙度,并同时保持较好的电学性质。

掺杂离子对SnO2薄膜光电性能的影响

以金属无机盐Sncl2·2H2O、Alcl3·6H2O、Cucl2·2H2O、Mncl2·4H2O和无水乙醇作为原始材料,运用溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备未掺杂以及掺杂Al、Cu、Mn的SnO2透明导电薄膜。论文重点研究了不同的掺杂离子类型、离子掺杂浓度以及热处理温度对SnO2薄膜光电性能的影响。结果表明,未掺杂SnO2薄膜在可见光范围可达到90%的透光率,但随着掺杂浓度及热处理温度的升高,透光率逐渐减小。电学测试显示,掺杂下的SnO2薄膜比相同条件下的未掺杂样品具有更好的导电性能。

掺杂SnO_2透明导电薄膜电学及光学性能研究

通过实验测量 ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺制备的 Ｓｂ掺杂 ＳｎＯ２薄膜载流子浓度、迁移率、电阻率、膜厚，紫外－可见光区透射率、反射率等性质，详细研究了Ｓｂ掺杂ＳｎＯ２薄膜电学与光学性能．实验发现，薄膜具有良好的透光性和较高导电性，膜内载流子浓度高达１０２０ｃｍ－３，电阻率～１０－２Ω·ｃｍ，透光率高达 ９０％，ＳｎＯ２膜禁带宽度 Ｅｇ＝３７～３．８０ｅＶ．

F掺杂SnO_2透明导电薄膜微结构及性能研究

通过实验测量常压热分解CVD工艺制备的F掺杂SnO2薄膜的方块电阻、膜厚、形貌、微结构、中远红外反射率等性质,详细研究了基板温度对SnO2薄膜微结构的影响和微结构与薄膜电学、光学性能之间的关系。研究发现,将基板温度从375℃提高到525℃以上,薄膜结晶程度大大提高,薄膜厚度从25nm提高到近300nm,方块电阻下降了两个数量级,中远红外的反射率达到了85%以上。

CVD法制备Sb掺杂SnO_2薄膜的结构与性能研究

采用化学气相沉积法(CVD)制备了Sb掺杂SnO2薄膜(ATO),研究了Sb掺杂量对ATO薄膜结构和性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对所制得薄膜的结构、形貌、成分等进行了表征,XRD结果表明在基板温度为665℃时能够制得结晶性能较好的多晶薄膜,XPS分析确定掺杂后的Sb以Sb5+离子形式存在.讨论了Sb掺杂量对方块电阻、透射率和反射率等薄膜性质的影响,结果表明,当Sb掺杂量为2%时取得最小方块电阻为7.8Ω/□,在可见光区薄膜的透射率和反射率随着Sb掺杂量的增加呈下降趋势.最后探讨了Sb掺杂SnO2薄膜的显色特性,认为Sb5+离子的本征吸收是薄膜显色的主要原因.

基板温度对SnO_2:Sb薄膜结构和性能的影响

以单丁基三氯化锡(MBTC)和 SbCl3 为反应原料,采用常压化学气相沉积法(APCVD 法)在不同的基板温度下制备 Sb 掺杂 SnO2 薄膜,用 XRD、SEM表征了薄膜的结构和形貌,通过测量薄膜的方块电阻、载流子浓度、霍尔(Hall)系数、紫外可见光谱等性质,详细研究了基板温度对薄膜结构和光电性能的影响。实验表明 550℃以上制备的样品为多晶薄膜,并保持四方相金红石型结构;在 650℃下沉积的薄膜具有最低的方块电阻值,为 72Ω/□;在可见光区域薄膜透射率和反射率随着基板温度的提高均有所下降。

SnO_(2-x)薄膜非化学计量比对气敏性能的影响

采用反应磁控溅射法制备SnO2薄膜经常出现化学计量比的失衡问题。通过控制溅射过程中的氧分压制备不同化学计量比的SnO2-x薄膜,研究非化学计量比对薄膜结构、成分以及气敏性能的影响。XRD结果表明氧分压对材料结构和取向的影响非常显著。薄膜的O/Sn和表面化学成分通过XPS进行确定,分析发现氧分压的增加促使薄膜接近化学计量比,但表面化学吸附氧含量在0.33Pa氧分压下达到最大。气敏性能测试表明,非化学计量比主要影响薄膜表面的化学吸附氧数量,从而影响导电性和气体敏感性。氧分压对薄膜化学吸附氧的影响趋势与对气敏性能的影响趋势一致。0.33Pa氧分压下制备的薄膜拥有最多的表面吸附氧,同时对氢气的灵敏度高达45.6%。另外,在0.2-0.5Pa氧分压下制备的薄膜对氢气具有较好的选择性。

Ag改性TiO_2/SnO_2纳米薄膜及光催化降解甲基橙的性能

以光还原沉积法对TiO2/SnO2薄膜进行Ag改性,制备Ag-TiO2/SnO2纳米薄膜,讨论紫外光照时间、光照强度、AgNO3浓度等工艺条件对光催化活性的影响。用XRD和SEM对薄膜的结构、表面形貌和化学组成进行表征,以甲基橙为模拟污染物对光催化性能进行测定。结果表明:在最佳条件下制备的Ag-TiO2/SnO2薄膜,Ag担载量为0.51%(摩尔分数),Ag簇直径在30～90nm之间;薄膜具有较高的光催化活性,对甲基橙的降解率是修饰前TiO2/SnO2薄膜的2.02倍,是相同质量TiO2/ITO薄膜的3.30倍;催化活性的提高,源于反应机理的改变;薄膜中Ag-TiO2异质结的引入,一方面进一步促使光生电荷的分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应。

P型透明导电SnO_2薄膜的研究进展

SnO2薄膜是一种应用广泛的宽禁带半导体材料。近几年来,随着对SnO2的光电性质及其在光电器件方面应用的开发研究,SnO2薄膜成为研究热点之一。制备掺杂的p型SnO2是形成同质p-n结以及实现其实际应用的重要途径。近年来,国内外在p型SnO2薄膜研究方面取得了较大的进展。目前报道的p型SnO2薄膜的最高电导率为5.952Ω-1cm-1。并且得到了具有较好非线性伏安特性的铟锡氧化物的透明p-n结。本文就其最新进展进行了综述。

SnO_2纳米薄膜的溶胶-凝胶法制备及气敏性能

以SnCl2.2H2O和无水乙醇为原料制备SnO2透明溶胶,通过浸渍法在云母基片上制备了SnO2纳米薄膜。利用XRD和AFM手段研究了薄膜的结构和形貌,结果表明,SnO2纳米薄膜的球形粒径约为15nm;随着薄膜沉积层数的增加或工作温度的升高,薄膜电阻逐渐减小。气敏特性研究表明,薄膜对H2有较好的敏感性。

稀土Nd掺杂纳米SnO_2薄膜特性

对采用真空气相沉积法在玻璃衬底上制备的稀土Nd掺杂的SnO2薄膜,进行结构、电学及光学特性的测试分析。实验表明:氧化、热处理条件为500℃、45 min时样品性能好。采用一步成膜工艺法制备的SnO2薄膜晶粒度较小,随掺Nd浓度的增大,从31.516 nm减小到25.927 nm;两步成膜工艺法制备的SnO2薄膜晶粒度随掺Nd浓度的增大,从45.692 nm增至66.256 nm。XRD分析,掺Nd(5 at%)薄膜沿[110][、101]晶向的衍射峰加强,薄膜呈多晶结构。掺Nd可使薄膜透光率下降,而薄膜的薄层电阻随热处理温度升高和掺Nd浓度的增大,呈先降后升趋势。

F掺杂对SnO_2薄膜组成、结构与光学性能的影响

以氯化亚锡、无水乙醇为主要原料,氢氟酸、氟硅酸和氟化铵为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同F掺杂浓度的SnO2透明薄膜,考察了氢氟酸、氟硅酸和氟化铵三种不同掺杂源的分别加入对薄膜物相组成、光学透过率以及微观结构的影响。分析结果表明,F掺杂SnO2薄膜具有的是单一四方金红石相结构,且F的掺杂能抑制薄膜中SnO2晶粒的长大,三种掺杂源中,以0～14mol%氟硅酸掺杂的SnO2薄膜表观质量最佳,且可见光范围内的透过率在75～85%之间。

平面工艺SnO_2薄膜甲醛气敏元件的研究

用ANSYS仿真软件得到最优化的气体传感器电极结构,采用平面工艺在硅衬底上制作了3 mm×2 mm的直热式SnO2薄膜甲醛气敏元件。用溶胶凝胶(sol-gel)法制备了掺Pd的纳米SnO2薄膜,材料的平均粒径约为15 nm。元件的最佳工作温度约为230℃,在该加热温度下测试了元件对体积分数为50×10-9的甲醛气体的灵敏度以及响应恢复时间。实验证明:元件的灵敏度随气体浓度的增大而增大,元件的响应和恢复时间均约为50 s。

一种喷涂SnO_2减反射薄膜的新工艺及材料研究

采用超声雾化喷涂法沉积得到 Sn O2 薄膜和掺氟离子 Sn O2 薄膜。通过改变掺杂量和选择合适的工艺条件可控制掺氟 Sn O2 薄膜的方块电阻 ,其最小方块电阻值达 10 Ω/□。用 5 5 0 nm单色光测得其透过率为 85 %— 90 %。用 X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析 Sn O2 薄膜的微结构和成份 ,薄膜为择优取向晶化。薄膜具有很好的抗腐蚀性能。在已完成 pn结及电极制作工序的单晶硅太阳电池上沉积一层厚 70 nm的未掺杂 Sn O2 薄膜 ,构成光学减反射层 ,其电池的短路电流 Isc提高约 5 %— 10 %。