不同掺杂剂对SnO 2 基导电膜性能的影响
发布时间：2022-01-08 11:27
透明导电氧化物薄膜（TCOs）具有较低的电阻和较高的光学透明性、良好的耐磨性、较为稳定的物理化学性质和较好的附着性,作为触摸屏的透明电极广泛应用在智能手机、液晶显示器和透明电子产品中。在Sn O2基、In2O3基和Zn O基三大体系的TCO薄膜中,工业生产最成熟的是In2O3基薄膜,但由于In2O3基薄膜化学性质不够稳定,且In元素昂贵且有毒,现已被限制使用。Sn O2透明导电薄膜具有优良的化学稳定性、且原料无毒来源丰富和价格低廉等优点,但存在导电性能较差的缺点。可以通过掺杂等方法提高其导电性能,因而被认为是In2O3基薄膜最好的替代品。因此系统地研究不同掺杂剂对Sn O2透明导电薄膜性能的影响,具有极其重要的意义。本研究的制备方法是Sol-gel-蒸镀法,以浮法玻璃为基底,制备Sn O2基透明导电薄膜,这种制备技术具有制备方...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Si的n-型掺杂和p-型掺杂示意图
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论5(a)(b)图1.2Si的n-型掺杂和p-型掺杂示意图Fig1.2ThedopingdiagramofSi:(a)n-type;(b)p-type目前所使用的TCO薄膜大多是n-型半导体[45]，它们多为经掺杂的锡、铟、锌的氧化物，或二元系氧化物（如，ZnO-SnO2）和三元氧化物（如ZnSnO3）。1.3SnO2基薄膜的研究现状1.3.1SnO2的基本性质SnO2在自然界中以锡石的形式存在，它的晶体结构有很多种，如金红石型、CaCl2型、萤石型等，其中最稳定的是四方金红石型结构，本研究以金红石型SnO2为研究对象。金红石型SnO2具有四方对称性，其晶胞结构示意图如图1.3所示。在SnO2晶胞中，O原子有规律地结合成八面体结构，Sn原子占据O八面体的间隙位置[46]。因此，每个Sn原子与邻近的6个O原子成键，每个O原子与最近的3个Sn原子成键。每个SnO2晶胞中包含6个原子：4个O原子和2个Sn原子。在一个八面体中，Sn原子与O原子之间的距离为2.057[47]。如图1.3，同边的两个O原子之间有α和β两个角，这两个角的角度之和为180°，其中α=78.1°,β=101.9°[48]。SnO2四方晶体结构的对称性较低，导致其电学和光学性质的各向异性[49]。图1.3SnO2的四方金红石型单胞结构Fig1.3CrystalstructureofthetetragonalSnO2withtherutilestructure由于SnO2单个晶胞中原子数量多，导致其能带结构复杂，Robertson等人是
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论81.4SnO2基薄膜的制备方法1.4.1溶胶-凝胶法溶胶凝胶（Sol-gel）法是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，在基底上制膜后使溶胶聚合凝胶化，然后将凝胶干燥、焙烧制得SnO2薄膜的方法，其技术流程如图1.4所示。最常用的两种制膜手段是浸渍提拉法和旋转涂膜法。图1.4溶胶凝胶法制膜流程示意图Fig.1.4DiagramoftheSol-gelprocess浸渍提拉法是将完全清洁的基底浸入溶胶中，将基底从溶胶中以均匀的速度提拉出来，基底表面在粘度和重力的共同作用下，会形成一层均匀的溶胶膜；旋转涂膜法是将溶胶滴到平坦的基底上，然后高速旋转基底，使溶胶扩散到整个基底表面，经后续处理即可制得SnO2薄膜。在制膜技术理想的情况下，溶胶前驱体对薄膜的结构、光电和机械性能起决定性作用[71]。Sol-gel法反应过程容易控制，化学计量准确易于改性，且制备的薄膜具有良好的化学均匀性，但也存在反应周期长、薄膜致密性差、易发生收缩龟裂等缺点。1.4.2化学气相沉积法化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition,CVD）法是利用含有薄膜元素的几种气相化合物在基底表面上进行化学反应生成薄膜的方法，这种方法在商用FTO薄膜方面应用非常广泛。在使用CVD法时需要在气相中输送前驱体到基底，这要求前驱体需要具有很好的挥发性和热稳定性。CVD法的主要反应过程如图1.5[15]所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型半导体深能级掺杂机制研究[J]. 李京波,盖艳琴,康俊,李树深,夏建白. 科学通报. 2018(04)
[2]溶胶-凝胶-蒸镀法制备高性能FTO薄膜[J]. 史晓慧,许珂敬. 物理学报. 2016(13)
[3]低温喷雾热解制备ZnO薄膜的研究现状及进展[J]. 王祺,程江,王睿璇,崔丽莎,谢州,龙章文,谭显银,张洪涛. 材料导报. 2015(S1)
[4]SnO2:Sb透明导电薄膜的制备及光电性能[J]. 王贺,魏长平,彭春佳,程果,蔡永秀,李丛昱. 硅酸盐学报. 2012(07)
博士论文
[1]新型SnO2基透明导电薄膜及其二极管的研究[D]. 黄延伟.复旦大学 2010
[2]氮掺杂SnO2薄膜生长与物性研究[D]. 潘书生.中国科学院研究生院（合肥物质科学研究院） 2007
硕士论文
[1]溶胶凝胶法Sb掺杂SnO2薄膜的制备、性能及新型节能镀膜玻璃的研究[D]. 史金涛.浙江大学 2002
本文编号：3576472
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Si的n-型掺杂和p-型掺杂示意图
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论5(a)(b)图1.2Si的n-型掺杂和p-型掺杂示意图Fig1.2ThedopingdiagramofSi:(a)n-type;(b)p-type目前所使用的TCO薄膜大多是n-型半导体[45]，它们多为经掺杂的锡、铟、锌的氧化物，或二元系氧化物（如，ZnO-SnO2）和三元氧化物（如ZnSnO3）。1.3SnO2基薄膜的研究现状1.3.1SnO2的基本性质SnO2在自然界中以锡石的形式存在，它的晶体结构有很多种，如金红石型、CaCl2型、萤石型等，其中最稳定的是四方金红石型结构，本研究以金红石型SnO2为研究对象。金红石型SnO2具有四方对称性，其晶胞结构示意图如图1.3所示。在SnO2晶胞中，O原子有规律地结合成八面体结构，Sn原子占据O八面体的间隙位置[46]。因此，每个Sn原子与邻近的6个O原子成键，每个O原子与最近的3个Sn原子成键。每个SnO2晶胞中包含6个原子：4个O原子和2个Sn原子。在一个八面体中，Sn原子与O原子之间的距离为2.057[47]。如图1.3，同边的两个O原子之间有α和β两个角，这两个角的角度之和为180°，其中α=78.1°,β=101.9°[48]。SnO2四方晶体结构的对称性较低，导致其电学和光学性质的各向异性[49]。图1.3SnO2的四方金红石型单胞结构Fig1.3CrystalstructureofthetetragonalSnO2withtherutilestructure由于SnO2单个晶胞中原子数量多，导致其能带结构复杂，Robertson等人是
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论81.4SnO2基薄膜的制备方法1.4.1溶胶-凝胶法溶胶凝胶（Sol-gel）法是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，在基底上制膜后使溶胶聚合凝胶化，然后将凝胶干燥、焙烧制得SnO2薄膜的方法，其技术流程如图1.4所示。最常用的两种制膜手段是浸渍提拉法和旋转涂膜法。图1.4溶胶凝胶法制膜流程示意图Fig.1.4DiagramoftheSol-gelprocess浸渍提拉法是将完全清洁的基底浸入溶胶中，将基底从溶胶中以均匀的速度提拉出来，基底表面在粘度和重力的共同作用下，会形成一层均匀的溶胶膜；旋转涂膜法是将溶胶滴到平坦的基底上，然后高速旋转基底，使溶胶扩散到整个基底表面，经后续处理即可制得SnO2薄膜。在制膜技术理想的情况下，溶胶前驱体对薄膜的结构、光电和机械性能起决定性作用[71]。Sol-gel法反应过程容易控制，化学计量准确易于改性，且制备的薄膜具有良好的化学均匀性，但也存在反应周期长、薄膜致密性差、易发生收缩龟裂等缺点。1.4.2化学气相沉积法化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition,CVD）法是利用含有薄膜元素的几种气相化合物在基底表面上进行化学反应生成薄膜的方法，这种方法在商用FTO薄膜方面应用非常广泛。在使用CVD法时需要在气相中输送前驱体到基底，这要求前驱体需要具有很好的挥发性和热稳定性。CVD法的主要反应过程如图1.5[15]所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型半导体深能级掺杂机制研究[J]. 李京波,盖艳琴,康俊,李树深,夏建白. 科学通报. 2018(04)
[2]溶胶-凝胶-蒸镀法制备高性能FTO薄膜[J]. 史晓慧,许珂敬. 物理学报. 2016(13)
[3]低温喷雾热解制备ZnO薄膜的研究现状及进展[J]. 王祺,程江,王睿璇,崔丽莎,谢州,龙章文,谭显银,张洪涛. 材料导报. 2015(S1)
[4]SnO2:Sb透明导电薄膜的制备及光电性能[J]. 王贺,魏长平,彭春佳,程果,蔡永秀,李丛昱. 硅酸盐学报. 2012(07)
博士论文
[1]新型SnO2基透明导电薄膜及其二极管的研究[D]. 黄延伟.复旦大学 2010
[2]氮掺杂SnO2薄膜生长与物性研究[D]. 潘书生.中国科学院研究生院（合肥物质科学研究院） 2007
硕士论文
[1]溶胶凝胶法Sb掺杂SnO2薄膜的制备、性能及新型节能镀膜玻璃的研究[D]. 史金涛.浙江大学 2002
本文编号：3576472
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