气溶胶辅助CVD法制备F掺杂SnO2薄膜及其性能

采用气溶胶辅助化学气相沉积法(AACVD)在玻璃衬底上沉积F掺杂SnO_2(FTO)薄膜,研究了前驱液中不同F/Sn摩尔比制备的FTO薄膜的结构、表面形貌、光学、电学及光致发光性能。结果表明:所制备FTO薄膜均为(200)面择优取向的多晶四方金红石相结构;前驱液中F/Sn摩尔比的增加,会导致(110)面的衍射峰强度增加,薄膜表面堆积颗粒形状发生变化,薄膜样品光学透过率提升;当F/Sn摩尔比=40%时,FTO薄膜具有最大的载流子浓度1.031×10~(21) cm~(–3)以及最小的电阻率3.42×10~(–4)?·cm,这可归结为适量F的存在产生不同的缺陷影响。(200)面择优取向FTO薄膜光致发光谱可用于表征不同缺陷形式的跃迁。     

膜厚与紫外光辐照对反应溅射法制备的F掺杂SnO_2薄膜结构与光电性能的影响

以Sn+SnF_2为靶材,在衬底温度为150和300℃通过反应磁控溅射法制备了厚度为20～400 nm的F掺杂SnO_2(FTO)薄膜,并通过紫外光(UV)辐照对2种厚度(20和240nm)的样品进行了后处理,研究了膜厚和UV辐照时间对薄膜结构与透明导电性能的影响。结果表明:随着膜厚或衬底温度的增加,FTO薄膜结晶度提高,但择优取向保持为(211)面;与此同时,薄膜中压应力增大,而导电性能下降。随着膜厚的增加,薄膜透光性先降低后增加,而其禁带宽度(E_g)先明显增加后趋于稳定。增大衬底温度可增大薄膜的透光性和E_g。UV辐照可明显提高薄膜的载流子浓度,从而增强薄膜的导电性能,但对薄膜的透光性无明显改变。另外,讨论了膜厚引起FTO薄膜结构及光电性能变化的相关机制,分析了UV辐照对FTO薄膜光电性能的改善机理。     

水对常压CVD法制备SnO_2:F透明导电薄膜雾度的影响

为制备高雾度、高透过和高导电透明导电薄膜玻璃,采用常压CVD法在硼硅玻璃基板上分别以单丁基三氯化锡(MBTC)为前驱物、三氟乙酸(TFA)为掺杂剂、去离子水为催化剂,制备了Sn O_2:F透明导电薄膜。研究了不同水用量对薄膜雾度的影响,并分析影响雾度变化的机理。结果表明:通过调节水的用量可实现高雾度、高透过和高导电薄膜的生成。随着水用量的增加,薄膜平均晶粒尺寸、结晶度和雾度先增大后减小;当水用量为MBTC摩尔量的1.5倍时,制备出雾度为14.3%、可见光透过率为76.8%、方块电阻为3.2?/□的薄膜。水的加入和用量的调节有效的解决了雾度和透过率之间相互影响的难题。     

利用溶胶-凝胶法制备SnO_2:P透明导电薄膜的研究

用溶胶-凝胶法制备SnO_2:P透明导电薄膜;探讨P掺杂量、热处理温度、镀膜次数等的对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明:SnO_2:P薄膜保持四方金红石结构,随着P掺杂量、热处理温度和镀膜次数的增加,方块电阻先下降后上升;提高热处理温度,可以提高薄膜平整度和致密度;采用提拉法在P/Sn摩尔比为2%时,热处理温度为450℃,镀膜次数为14次时,SnO_2:P薄膜性能最佳,方块电阻为8.9 KΩ/□,可见光平均透过率约为95%;采用旋涂法在P/Sn摩尔比为2%时,热处理温度为450℃,镀膜次数为6次时,方块电阻为4.3 KΩ/□;在相同条件下,采用提拉法制备薄膜光透过率明显高于旋涂法。     

膜厚与紫外光辐照对反应溅射法制备的F掺杂SnO2薄膜结构与光电性能的影响EI北大核心CSCD

以Sn+SnF2为靶材,在衬底温度为150和300℃通过反应磁控溅射法制备了厚度为20~400 nm的F掺杂SnO2(FTO)薄膜,并通过紫外光(UV)辐照对2种厚度(20和240nm)的样品进行了后处理,研究了膜厚和UV辐照时间对薄膜结构与透明导电性能的影响。结果表明:随着膜厚或衬底温度的增加,FTO薄膜结晶度提高,但择优取向保持为(211)面;与此同时,薄膜中压应力增大,而导电性能下降。随着膜厚的增加,薄膜透光性先降低后增加,而其禁带宽度(Eg)先明显增加后趋于稳定。增大衬底温度可增大薄膜的透光性和Eg。UV辐照可明显提高薄膜的载流子浓度,从而增强薄膜的导电性能,但对薄膜的透光性无明显改变。另外,讨论了膜厚引起FTO薄膜结构及光电性能变化的相关机制,分析了UV辐照对FTO薄膜光电性能的改善机理。     

热处理对Sb∶SnO_2透明导电薄膜光电性能的影响

由烧结法制备了5Sb_2O_5·95SnO_2(mol%)陶瓷靶材,以所制靶材利用射频磁控溅射法在石英玻璃基片上制备得到高质量的Sb∶Sn O2(ATO)透明导电薄膜,研究了热处理温度对ATO薄膜的结构和光学与电学性能的影响。结果表明:热处理对ATO薄膜的相结构,结晶质量及性能均有一定的影响。随着温度升高,所制薄膜的晶粒尺寸逐渐长大,方块电阻逐步减小,最小值为9.3Ω/;红外反射率先增大后减小,并在热处理温度为600℃时达到极大值,为89%。薄膜可见光透过率均在80%以上,温度为600℃时最高达到91.3%。     

不同Sn含量氧化铟锡靶材的制备及其第二相特征

以气化In_2O_3和SnO_2粉为原料,在原料体系中按照SnO_2为4%(质量分数)、6%、8%和10%的比例分别与In_2O_3混料,使用模压辅助冷等静压(CIP)成型的方法制备出ITO(氧化铟锡)靶材坯体,并在1 550℃氧气氛条件下烧结,制得不同Sn含量的ITO靶材;将靶材试样粉碎、过筛后腐蚀,并提取腐蚀产物,对不同Sn含量靶材表面及腐蚀产物的显微组织、物相组成、密度和电阻率进行了观察和测试,并进行分析。结果表明:腐蚀产物为ITO靶材第二相In_4Sn_3O_(12);ITO靶材的晶粒尺寸随SnO_2含量的增加而减小,晶界第二相总量逐渐提高并稳定在3μm以下;靶材晶内小颗粒尺寸随SnO_2含量的增加而增大,并稳定在100 nm以下;靶材第二相均出现微量失氧,且失氧率均在1.1%左右;靶材的实际密度和理论密度均随SnO_2含量的增加而提高,其中,实测密度由7.110 g/cm~3提高至7.145 g/cm~3;靶材电阻率随SnO_2含量的增加而提高,由1.3×10~(–4)?·cm提高至约1.9×10~(–4)?·cm。     

ITO膜的制备及性能研究

采用直流磁控溅射技术,在玻璃上沉积了30 nm～700 nm厚的系列透明导电ITO(In_2O_3∶Sn)薄膜。研究膜厚对透光率、方阻和屏效的影响。可见光的平均透光率在79%～87%,方阻在1.4Ω/～44Ω/之间变化,在低频的时候,屏蔽效能和膜厚没有多大的关系,在高频阶段屏蔽效能随膜厚的增加而增大。     

喷雾热解法制备SnO2:Sb透明导电薄膜

采用喷雾热解技术制备出了光电性能优良的SnO_2:Sb透明导电薄膜,对薄膜的结构特性、光电性质以及制备条件对薄膜性能的影响进行了研究。并进一步研究了喷雾热解法中薄膜的形成过程和工艺参数对薄膜微观结构和性能的影响。实验结果表明:在Sb掺杂量为11％(摩尔分数)和基板温度为500℃的条件下,SnO_2:Sb薄膜具有最佳的光电性能,平均可见光透过率为82％,方块电阻达13.4Ω/□,电阻率为4.9×10~(-4)Ω·cm。     

掺杂Sb对SnO2透明导电膜导电性的影响分析

采用溶胶凝胶法制备透明导电膜,并考察了Sb的掺杂量、热处理温度对薄膜方块电阻以及对薄膜透光率的影响。在SnO_2掺杂1．0%(wt)Sb能显著提高薄膜的电导性,制得的透明导电膜表面电阻率最低为ρ=16×10~(-3)Ω·cm,且薄膜的连续性、致密性好,透光率达到90%以上。     

热处理温度对溶胶凝胶法制备ZnO∶Sn薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃上制备掺锡氧化锌(ZnO∶Sn)透明导电薄膜,研究了干燥温度和退火温度对薄膜结晶度、微观结构、光电特性的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光光度计(UV-VIS)和四探针法等分析方法对ZnO∶Sn薄膜进行分析表征,结果表明:在300℃温度下干燥10min后,在700℃空气中退火1h制备出的ZnO∶Sn薄膜表面平整,具有c轴择优取向,平均透过率达到92％以上,电阻率仅为13.6Ω· cm.     

超薄SnO_2修饰Cu_2O多孔薄膜的可见光光电化学性能

在FTO(即掺杂氟的Sn O2透明导电玻璃)基底上采用两步恒流电沉积,得到厚度约500 nm的金属Cu薄膜,然后置于Sn O2溶胶中浸渍并经175°C加热氧化,制得由超薄Sn O2修饰的Cu2O多孔薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)和漫反射–紫外可见光谱(UV-Vis DRS)表征了试样的结构、形貌及光学性质。通过在0.2 mol/L Na2SO4溶液中测试样品在可见光和零偏压下的光电流,分析了薄膜的光电化学性能。结果表明,超薄的Sn O2修饰层能显著增强Cu2O多孔薄膜的光电化学性能。在Sn O2溶胶中浸渍10 s所制备的超薄Sn O2修饰Cu2O多孔薄膜,其光电流密度是Cu2O未修饰薄膜的4倍。     

湿法制备纳米xSb2O3·(1-x)SnO2导电颜料及导电机理研究

以尿素为沉淀剂,利用均匀沉淀法制备出性能优异的xSb_2O_3·(1-x)SnO_2导电颜料,其粒径约为10 nm,电阻率为36.70Ω·cm。对不同制备方法做对比,结果表明:采用均匀沉淀法所制颜料导电性能明显优于干法。在xSb_2O_3·(1-z)SnO_2前驱体形成过程中有均相成核与非均相成核,以非均相成核为主。通过对样品进行TG-DTA,XRD测试,以及晶胞参数的变化,证实掺锑二氧化锡的半导体化是由Sb~(3 )与Sb~(5 )取代Sn~(4 )的格位所致,其导电性能随锑的氧化态变化而改变。     

不同浓度TiCl_4浸渍的SnO_2光阳极对染料敏化太阳能电池性能的影响

采用溶剂热法制备出花状Sn O2晶体,然后在FTO导电玻璃上制得Sn O2薄膜。将Sn O2薄膜在不同浓度Ti Cl4溶液中浸渍1 h,并经450℃煅烧30 min得到Sn O2-Ti O2复合薄膜光阳极。经N3染料浸渍后,与Pt对电极,I–/I3–电解质组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),测试了DSSC的性能。结果表明:Ti Cl4浸泡有利于提高Sn O2-DSSC的光电性能,当Ti Cl4浓度为0.15 mol/L时,Sn O2-Ti O2-DSSC的短路电流(Jsc)和开路电压(Voc)分别达到11.30 m A/cm2和0.55 V,电池的光电转换效率达到3.24%,与纯花状Sn O2-DSSC相比提高了近4倍。分析了不同浓度的Ti Cl4对光阳极的电子输运和光电转换效率的影响机制。     

氧分压对室温制备掺铝氧化锌薄膜性能的影响

室温下,采用脉冲直流反应磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺铝的氧化锌(ZnO:Al,AZO)透明导电薄膜。采用配有λ-sensor氧分压传感器的控制器闭环控制氧分压,研究了氧分压对薄膜结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明:在不同的氧分压下制备的AZO薄膜均为多晶纤锌矿结构,具有[002]择优取向,其晶体呈柱状生长,晶粒之间结合紧密。氧分压为3.36×10–2Pa时,AZO薄膜的性能指数最高,其电阻率为1.15×10–3·cm,相应的载流子浓度为2.1×1020/cm3,载流子迁移率为25.8cm2/(V s),可见光透射率为79.1%。随着AZO薄膜的载流子浓度由1.03×1020cm–3增加到3.64×1020cm–3,薄膜禁带宽度由3.49eV增大到3.72eV。     

转印法制备薄膜太阳能电池用银纳米线–聚合物复合透明导电薄膜

以自制银纳米线分散液为原料,聚氨酯(PU)为可剥落树脂,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上,利用转印法制备了可用于薄膜太阳能电池的银纳米线–可剥离树脂复合透明导电薄膜,并采用四探针测试仪、紫外–可见光光度计等技术测试了其方块电阻、可见光波段透过率和雾度,分析了分散液浓度、热处理温度与时间对银纳米线透明导电薄膜光电性能的影响。结果表明:随着分散液浓度的降低,银纳米线透明导电薄膜的透过率提高,但同时方块电阻增大;热处理可显著改善透明导电薄膜的导电性,透明导电薄膜的方块电阻随着热处理温度增加、时间延长均呈现出先降低后升高的现象,透过率则随热处理温度增加而提高;在150℃热处理5 min后,银纳米线透明导电薄膜的方块电阻为42?/sq,透过率为85.7%,雾度13.52%。     

nAERO法制备F掺杂SnO_2薄膜的结构与性能研究

采用nAERO辅助气溶胶薄膜沉积技术制备SnO_2∶F薄膜玻璃(FTO),研究了F掺杂量对SnO_2∶F薄膜结构和性能的影响,分别利用X射线衍射仪、扫描电镜、雾度测量仪、方阻测量仪、Lambda750分光光度计对所生产的玻璃薄膜的结构、形貌等进行了研究,讨论了F掺杂量对雾度、透过率、反射率、方阻等薄膜性质的影响。     

厚度对溶胶-凝胶法制备锂掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了不同厚度的ZnO:Li半导体薄膜.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了薄膜的物相结构和形貌,用Hall效应测量仪常温下测量薄膜的电学性能.结果表明:该薄膜具有高度的c轴择优取向性,所有薄膜只有1个(002)衍射峰,并且衍射强度随着膜厚增加而加强.ZnO:Li薄膜晶粒呈柱状,晶粒直径不随膜厚改变,约为40 um.ZnO:Li薄膜为P型导电,薄膜越厚,其电学性能与晶体结晶越好,(002)方向择优取向生长越明显.电阻率随着膜厚增加而减小,最小的电阻率为1.32×102(Ω·cm).载流子-空穴浓度为3.546×1016/cm3,迁移率为1.34cm2/(V·s).ZnO:Li薄膜在可见光范围内的透过率达到90%,薄膜对紫外光的吸收与厚度有关.     

激光辐照对Ag/AZO双层复合透明导电薄膜性能的影响

通过磁控溅射在掺铝氧化锌(AZO)透明导电玻璃表面沉积了10 nm厚的Ag层,得到Ag/AZO双层复合透明导电薄膜,然后利用532纳秒脉冲激光器对其进行辐照处理。考察了激光能量密度对薄膜形貌、结构及综合光电性能的影响。考察了激光辐照处理后Ag/AZO双层复合透明导电薄膜的方块电阻、透光率、反射率及品质因子,并通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了它们的表面形貌和晶体结构。结果表明,当激光能量密度为0.6 J/cm~2时,薄膜的方块电阻为9.26Ω,在400～800 nm波段的平均透光率为88.38%,平均反射率为11.69%,品质因子为3.14×10~(-2) Ω~(-1),表现出最优的综合光电性能。     

掺杂对二氧化锡薄膜光电性能的影响

二氧化锡(SnO_2)是一种重要的透明导电金属氧化物半导体材料,掺杂可使其光电性能得到显著改善,拓展其应用领域。分析了SnO_2薄膜的导电机制、载流子散射机理及近年来国内外学者对不同类型掺杂的SnO_2薄膜的研究。掺杂引入的缺陷能级增加了载流子浓度,提高了薄膜的导电性。杂质离子散射和晶界散射是影响薄膜载流子迁移率的主要散射机制。光电性能严重依赖于掺杂元素的种类及掺杂量,多元共掺杂是极具发展潜力的方法。