基于共溅射ZnO/SnO_(2)异质结薄膜的气体传感器研究

采用射频磁控共溅射法在叉指电极上制备了ZnO/SnO_(2)n-n异质结复合薄膜,系统测试了其气敏特性,并分析了其气敏机理。结果表明,与ZnO薄膜和SnO_(2)薄膜气体传感器相比,ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器具有更低的工作温度、更高的灵敏度以及更快的响应和恢复速度。ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器对乙醇具有较好的选择性,最低检测体积分数为1×10^(-6),最佳工作温度为250℃;对1×10^(-4)乙醇气体的灵敏度可达18.4,响应时间和恢复时间分别为10 s和19 s。

SnO_(2)-CdO复合薄膜的制备及其光电性能研究

使用射频磁控溅射技术,以原子百分比为4∶1和1∶4的SnO_(2)和CdO制备了SnO_(2)-CdO复合薄膜.XRD分析表明,SnO_(2)-CdO(4∶1)复合薄膜为SnO_(2)(310)和Cd2SnO4(011)的混合相多晶结构,且结晶性能良好.随着氧流量的增加,薄膜的择优生长方向由SnO_(2)(310)转变为Cd2SnO4(011).薄膜在可见光和近红外光范围内的最高透过率达到95%和91%,最高平均透过率达到87%和85%,光学带隙在3.80~3.90eV范围内变化.电阻率随着薄氧流量的增加而下降,最低为0.133Ω·cm.薄膜的厚度约为330nm,其表面由大量分布均匀的球形颗粒组成.原子百分比为4∶1的SnO_(2)-CdO复合薄膜的光电性能优于原子百分比为1∶4的SnO_(2)-CdO复合薄膜.

纳米晶SnO_(2)透明导电薄膜的研制

阐述了金属氧化物透明导电薄膜研究的发展情况及其应用前景。介绍了采用磁控溅射技术 ,使用混合气体Ar和O2 ,在衬底温度为 15 0～ 40 0℃的耐热玻璃基片上制备纳米晶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 [2 11]方向。测量了SnO2 :Sb薄膜的导电特性随衬底温度及氧分压的变化。光学特性测量结果表明薄膜具有较高的透过率。

SnO_2/Fe_2O_3多层结构薄膜型气敏元件的研究

本文报导了采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备 SnO_2/Fe_2O_3多层薄膜气体敏感材料及敏感元件的性质。所研制的多层薄膜在保持对乙醇有较高的灵敏度及较好的响应恢复时间的同时,其稳定件较单层膜有明显地改善。乙醇和汽油的分离倍数达10左右,对其它气体分离倍数更高。研究表明所制备的 SnO_2/Fe_2O_3薄膜材料可用于开发新型气敏元件。

溶液法制备透明SnO_(2)薄膜微观结构和光电性能研究

氧化锡由于其优异的透明性和半导体性能及成本低廉、绿色环保等特点,逐渐成为透明氧化物半导体材料研究的热点。使用异丙醇((CH_(2))_(2)CHOH)和乙醇(CH;CH;OH)为溶剂、二水合氯化亚锡(SnCl_(2)·2H_(2)O)为前驱体,通过旋涂法制备低成本且环保的透明SnO_(2)薄膜。采用同步热分析仪(TG-DSC)、激光共聚焦显微镜和霍尔效应测试仪等设备,对SnO_(2)薄膜的化学组分、微观结构和光电性能进行表征,探究溶剂和退火温度对透明SnO_(2)薄膜的影响及相关机制。研究结果表明:Sn^(2+)在乙醇中的溶解性好,相应前驱体溶液的成膜质量高,薄膜致密平整;提高退火温度,薄膜内部杂质逐渐去除(215.6℃@CH_(2)CH_(2)OH),经过400℃退火后SnO_(2)由非晶态向结晶态转变,且SnO_(2)的结晶度随着温度升高而逐渐增加;基于不同温度制备的SnO_(2)薄膜在可见光波段(390—780 nm)具备优异的透明性,在波长为390 nm时不同温度下的透射率分别为96.55%(250℃)、96.21%(300℃)、95.14%(350℃)、96.44%(400℃)和93.31%(500℃);随着退火温度升高,SnO_(2)薄膜的霍尔迁移率先增大后减小,薄膜载流子浓度先降低后增大,优化后的SnO;薄膜(@350℃)的霍尔迁移率最高可达19.54 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),而可控载流子浓度低至7.47×10^(12)cm^(-2)。通过优化溶剂成分和退火温度,最终制备了表面平整、高度透明且具备优良半导体性能的SnO_(2)薄膜,其在透明电子应用方面具有巨大的潜力。

气敏器件用SnO_2薄膜材料

采用溶胶－凝胶法以ＳｎＣｌ２·Ｈ２Ｏ和ＺｒＯＣｌ２·８Ｈ２Ｏ为原料，制备出性能优良的纳米ＳｎＯ２薄膜材料。用Ｘ射线衍射仪分析了晶相，ＴＥＭ分析了微观结构。研究了掺杂、处理温度等对其性能的影响。在此基础上制作了ＳｎＯ２薄膜气敏器件，并检测了其气敏特性。

基于HTCC敏感芯体SnO_(2)薄膜NO_(2)传感器

采用高温共烧陶瓷(HTCC)技术设计制备半导体气体传感器敏感芯体。敏感芯体分为两层结构:加热层和叉指电极层。运用磁控溅射技术在叉指电极层制备SnO_(2)薄膜敏感层,制成气体传感器。对气体传感器进行测试,结果表明:传感器在300℃工作温度下对NO_(2)表现出优异的气敏性能,可实现(10~200)×10-6范围内NO_(2)快速响应,100×10-6 NO_(2)灵敏度高达32.3,响应/恢复时间为2.2/2.6 s,且传感器一致性较佳。

SnO_(2)/聚乙烯吡咯烷酮防腐薄膜的制备及其在柔性铝-空气电池中的应用

为减缓柔性铝-空气电池阳极析氢腐蚀,将纳米二氧化锡(SnO_(2))和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)均匀分散在无水乙醇中作为前驱体溶液,通过静电纺丝技术制备成SnO_(2)/PVP薄膜,将附着薄膜的铝箔处理后用作柔性铝-空气电池的阳极。对SnO_(2)/PVP薄膜进行表征和测试,并探究SnO_(2)在薄膜中的含量变化对腐蚀抑制率和电池性能的影响。结果表明:SnO_(2)/PVP薄膜能有效抑制铝-空气电池阳极析氢腐蚀,腐蚀抑制率随SnO_(2)含量的增加而提高;相比于不添加防腐蚀薄膜的电池,SnO_(2)质量分数为50%时电池腐蚀抑制率可达62.1%,放电时间延长2.4倍左右,阳极比容量可提高1.5倍以上。

WO_(3)/SnO_(2)复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO_(2)纳米颗粒的WO_(3)纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO_(3)/SnO_(2)异质结复合薄膜。通过改变SnO_(2)的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO_(3)/SnO_(2)复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO_(3)/SnO_(2)复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO_(3)/SnO_(2)复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm^(2),相比于单一WO_(3)纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。

基于SnO_(2)∶Sb薄膜沉积工艺参数优化的支持向量回归分析

开发低成本高质量透明导电氧化物薄膜材料的生长技术对现代光电产业发展十分重要。面对多维的薄膜生长工艺参数空间,在寻求最优薄膜生长参数过程中如何有效降低时间、材料成本是研究人员迫切关注的问题。基于雾化辅助CVD法在石英衬底上制备SnO_(2)∶Sb薄膜,利用实验设计方法,获得不同工艺参数下制备的SnO_(2)∶Sb薄膜实验数据集。应用基于贝叶斯优化的支持向量回归方法,建立SnO_(2)∶Sb薄膜透明导电性能的支持向量回归预测模型,结合预测模型对整个工艺参数空间进行探索。利用有限27组工艺参数组合可在四维参数空间中找到高质量SnO_(2)∶Sb薄膜的有效制备参数。在最优工艺参数下制备薄膜的可见光透过率可达86.61%,方块电阻为21.1Ω·□^(-1),膜厚约380 nm。为基于雾化辅助CVD法制备薄膜材料的最优制备工艺探索提供一条有效途径,可有效节约开发成本。

稀土Eu^(3+)掺杂对SnO_(2)薄膜光学和电学性质的影响

基于旋涂法制备了Eu^(3+)掺杂的SnO_(2)薄膜,并通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、电流-电压测试和原子力显微镜(AFM)等对样品的光学性质、电学性质和表面形貌进行了表征。研究发现,在200nm~380nm的波长范围内,掺杂15at%Eu^(3+)的SnO_(2)薄膜光吸收率最高;在380nm~700nm的可见光范围内,掺杂15at%Eu^(3+)的SnO_(2)薄膜光透射率较强,掺杂20at%Eu^(3+)的SnO_(2)薄膜光吸收率最强。随着Eu3+掺杂浓度的增加,SnO_(2)薄膜的电阻增加,表面的平均粗糙度显著降低。

不同锡源对喷雾热解法制备SnO_(2)薄膜的影响

使用SnCl_(2)和SnCl_(4)的乙醇溶液作为锡源,应用超声喷雾热解法制备了SnO_(2)薄膜,考察了不同氧化剂用量和衬底预热处理对薄膜结构和性能的影响。使用X-射线衍射仪及扫描电子显微镜对薄膜进行结构及表面形貌分析,使用紫外分光光度计和四探针测试仪分析薄膜的光电性能。结果表明,SnCl_(2)作为锡源,加入10%氧化剂,衬底在800℃条件下预热处理后制备出的SnO_(2)薄膜,透过率高达90%,方块电阻为7.32Ω/□,电阻率为1.93×10^(-3)Ω·cm的,达到了透明导电薄膜的要求。

红外灯辅助喷雾热解法制备可控锑掺杂氧化锡透明热反射薄膜

本文以乙二醇为溶剂及配位剂,以冰乙酸为酸性催化剂,采用溶胶-凝胶法制备均一稳定的具有不同锑掺杂浓度的二氧化锡(Sn O_2)溶胶,再通过红外灯辅助喷雾热解法制备性能优异的可控锑掺杂Sn O_2薄膜,并对薄膜微结构、光电性能进行表征。结果表明:薄膜以四方金红石结构存在,结晶完全;方阻值随锑掺杂浓度和成膜厚度的增加而降低;薄膜在可见光区的平均透过率可达79%左右,且在中远红外光区的平均反射率可达80%左右。此外,通过改变锑掺杂浓度和成膜厚度,能够有效地调节薄膜的红外反射率与反射起点波长,从而满足不同气候条件对热反射和热发射的不同要求。

一种SnO_(2):Sb薄膜玻璃样品的低辐射特性测试装置设计与实现

低辐射玻璃是在玻璃表面镀上一层透明导电氧化物薄膜的玻璃,其在可见光波段有比较好的透过率,保证了采光的需求,同时对中远红外波段具有较强的反射率。文中设计和实现了一种结构简单、成本低廉、测试周期短的低辐射玻璃样品辐射特性测试装置,可简单快速对样品进行优劣判断,加快研发进程。通过对制备的SnO_(2):Sb薄膜玻璃样品进行辐射特性分析,基本满足低辐射玻璃的性能要求。实验结果表明,在光源辐照3 h后,普通玻璃窗口的杜瓦瓶内温度由21.5℃升高到45.7℃,而SnO_(2):Sb薄膜玻璃窗口的杜瓦瓶内温度由21.5℃升高到43.3℃,比普通玻璃窗口的杜瓦瓶内温度低了2.4℃。在自然冷却阶段,拥有更高温度的普通玻璃窗口的杜瓦瓶更快地下降到室温。相关测试表明该装置具有一定可用性、实用性和推广性。