Sol-Gel法制备SnO2透明导电薄膜

采用 Sn Cl4 · 5 H2 O为起始原料 ,无水乙醇为溶剂 ,Sb Cl3为掺杂剂 ,采用溶胶 -凝胶法在玻璃基板上成功制得了 Sn O2 薄膜 ,并通过 XRD、SEM及薄膜光学、电性能测定等分析手段对薄膜进行了评价     

衬底材质及表面粗糙度对SnO2薄膜结构的影响

SnO2透明导电膜的光学、电学特性与它的结构密切相关，研究了衬底材质及表面粗糙度对薄膜结构的影响。结果表明：衬底材质影响薄膜晶粒大小、致密度及优势面；表面粗糙度影响薄膜结晶难易程度和致密度。     

Zn_2SnO_4不同微结构/ZnFe_2O_4复合薄膜光电性质研究

为了深入研究异质结复合体系中光生电荷分离与传输机制以及主要影响因素,采用水热法在不锈钢滤网上分别制备出Zn2SnO4菱形纳米颗粒和有序纳米线,以Zn2SnO4两种不同微结构与ZnFe2O4无机敏化剂制备成Zn2SnO4/ZnFe2O4异质结。XRD检测结果表明,异质结构中两组分都达到了良好的结晶状态;同时,两复合体系都呈现出异质结复合结构的光吸收特性。稳态表面光电压测试结果表明两异质结构具有优于单一组分的光伏响应特性,而且,光伏性质呈现出Zn2SnO4有序纳米线/ZnFe2O4优于Zn2SnO4菱形纳米颗粒/ZnFe2O4的特点。较弱正外电场诱导下,两复合薄膜仍然保持稳态下的光伏响应特性;随着外电场逐步提高,Zn2SnO4菱形纳米颗粒/ZnFe2O4光伏性质增加非常明显,在+2V电压诱导下,Zn2SnO4菱形纳米颗粒/ZnFe2O4已接近Zn2SnO4有序纳米线/ZnFe2O4的光伏响应强度。实验结果表明光阳极微结构、载流子浓度、自由电荷扩散长度、空间电荷区厚度、内建电场和能级匹配对光生电荷分离和传输有直接的影响。     

添加稀土氧化物的Pt/SnO_2催化剂的制备方法

以共沉淀法制备的氧化锡和氧化铈混合物为载体,负载Pt,得到含稀土氧化物的Pt/SnO_2催化剂。考察了该催化剂对CO氧化的催化活性,并与以氧化锡为载体、用浸渍法制备得含稀土氧化物的Pt/SnO_2催化剂进行了比较。实验结果表明:两者对于CO的催化氧化活性基本相同。还进一步考察了该催化剂中晶格氧的作用。     

衬底材质及表面粗糙度对SnO2薄膜结构的影响

SnO2透明导电膜的光学、电学特性与它的结构密切相关.研究了衬底材质及表面粗糙度对薄膜结构的影响.结果表明:衬底材质影响薄膜晶粒大小、致密度及优势面;表面粗糙度影响薄膜结晶难易程度和致密度.     

CeO_2掺杂对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

采用水热法制备不同浓度CeO_2掺杂TiO_2薄膜,并以其为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSCs),同时考察不同CeO_2掺杂浓度对TiO_2光阳极的光电转换效率的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段、紫外可见漫反射谱(UV-Vis DRS),对制得的光阳极薄膜进行晶体结构、表面形貌、微观结构、元素价态以及光学特性的表征,并对组装的DSSCs进行光电性能测试。结果表明:适量浓度的CeO_2掺杂可提高太阳能电池中的短路电流与光电转换效率;与纯TiO_2光阳极相比,0.015mol·L~(-1) Ce(NO_3)_3修饰的CeO_2/TiO_2光阳极的光电转换效率从2.44%提高到5.91%。     

SnO_2超微粒气敏膜的粒径大小与成膜工艺条件的关系

本文介绍了半导体气敏传感器的气敏原因,并主要研究了SnO_2超微粒气敏膜的粒径大小与成膜工艺条件的关系。从对膜的透射电镜及X射线衍射分析的结果得出如下结论:在同样的溅射功率条件下,当气压升高时,膜的粒径减少;在同样的气压条件下,当溅射功率升高时,膜的粒径也减少。     

溶胶-凝胶法制备SnO_2薄膜的研究

利用金属醇盐以溶胶 凝胶方法制备In掺杂SnO2 薄膜 ,并用正交试验法系统地研究各种因素对溶胶稳定性和薄膜成膜性的影响 .研究表明 :溶液配比、加水量、催化剂是制备良好成膜性溶胶的关键因素 ,适当的稀释倍数对抑制膜层开裂有明显作用 .In3 离子的注入极大地提高了薄膜的导电性     

铟对Bi2Te3光电性质的影响

采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软势法,对InxBi2-xTe3晶体的电子结构进行了模拟计算.系统分析了形成能、能带结构、电子态密度以及复介电函数.计算结果表明：在In的比例x小于0.4的范围内,InxBi2-xTe3仍属于半导体材料,但从直接能隙变为间接能隙,能隙宽度也随着In增加而减小.     

Work Function Optimization Technology of Indium Tin Oxide Films

氧化铟锡薄膜的功函数优化技术

张博¹,张智博²,郭新涛¹,杨亚楠²,刘滢¹,杨磊³,朱嘉琦²

（1. 中国航空制造技术研究所 材料研究部,北京100024;

2. 哈尔滨工业大学 特种环境复合材料技术国家级重点实验室,哈尔滨150080;3. 哈尔滨工业大学 分析测试中心,哈尔滨150080）

创新点说明：

1.通过等离子轰击技术辅助磁控溅射制备了高功函数的In2O3:Sn薄膜,实现了室温下透明导电薄膜的简易制备。

2.分析了In2O3:Sn薄膜功函数的变化机制。测试结果表明,In2O3:Sn薄膜功函数的增加是由于低氧化态Sn²⁺向高氧化态Sn⁴⁺转变,在高轰击能的作用下,表面结合Sn-O键增多提高了In2O3:Sn薄膜的功函数。

研究目的：

In2O3:Sn薄膜作为一种透明导电材料,有着广阔的发展前景。但是未经处理的In2O3:Sn薄膜具有较低的功函数,在应用中受到了很大的限制。此外,In2O3:Sn功函数的变化机理还存在诸多争议。为了解决In2O3:Sn薄膜功函数低的问题,本文使用无老化效应的等离子体轰击辅助磁控溅射的方法,改进In2O3:Sn薄膜功函数,进一步阐明In2O3:Sn薄膜功函数的变化机制。

研究方法：

采用等离子体轰击辅助磁控溅射制备优先取向的In2O3:Sn薄膜来提升功函数,实现了室温下透明导电薄膜的简易制备。此外,我们利用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS）和紫外荧光光谱法(UPS)等测试手段,通过改变Ar⁺等离子体轰击的沉积条件,阐明In2O3:Sn薄膜功函数的变化机制。

研究结果：

1） In2O3:Sn薄膜的XRD图显示,负偏压较低时（|Vp|<|-500 V|）,In2O3:Sn薄膜的晶体结构为非晶态。当|-500 V|<|Vp|<|-700 V|时,带正电的氩离子受到负偏压的作用加速对薄膜表面进行撞击,动能转化成部分内能和表面原子运动的能量,从而加速了表面原子迁移率,使得In2O3:Sn表面晶化,显现(222)晶面。

2）In2O3:Sn薄膜XPS测试结果显示,随着负偏压的增大,ISn²⁺/ISn⁴⁺的比例从1.75逐渐降到0.35。与此同时,Sn⁴⁺峰的半高宽也发生了相应的变窄,从~1.2减少到~1.0左右。这也可以证明,等离子体轰击过程有助于低价的Sn²⁺向高价Sn⁴⁺的转变。

3）从不同负偏压下制备In2O3薄膜的UPS光谱可以看出,随着负偏压的增加,虽然In2O3:Sn薄膜氧空位的含量有所减少,但是并不会降低In2O3:Sn薄膜中载流子浓度。最大功函数WF=5.1 eV在(EF-EVBM)=2.69时产生。

结论：通过等离子轰击技术辅助磁控溅射制备了高功函数的In2O3:Sn薄膜。In2O3:Sn薄膜的功函数受到直流脉冲电压施加的Ar⁺等离子体轰击的显著影响。具有|Vp|=|-500V|的In2O3:Sn薄膜,增强的吸附原子迁移率消除了缺陷,改善了表面微晶的形成。低价态Sn²⁺的氧化态逐渐向高价态Sn⁴⁺的氧化态转变,引起In2O3:Sn表面的氧增多,提高了In2O3:Sn薄膜的功函数。

关键词：功函数,氧化铟锡,低温结晶,等离子体轰击纳米片;锂离子电池;比容量;液氮

     

络合剂对ZnO薄膜的结构及其光电性能的影响

在400℃预处理温度下,以醋酸锌为前驱体,分别以乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺为络合剂,在普通玻璃载玻片上采用溶胶-凝胶技术成功地制备了C轴择优取向的ZnO薄膜.用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱和平行电极法等技术研究了以不同络合剂制备的ZnO薄膜的结构、缺陷组成及其光电性能.结果表明:络合剂对ZnO薄膜结构的影响很大,不同结构的薄膜,其性能也有很大的差异.其中,以乙醇胺为络合剂制备的ZnO薄膜具有最佳的(002)晶面择优取向,并能减少晶界处载流子的散射,使薄膜具有较高的光电流.     

镍掺杂二氧化锡的制备及对甲苯的气敏性能

以五水四氯化锡和六水合氯化镍为原料,四乙基氢氧化铵为沉淀剂,用水热法制备出镍掺杂二氧化锡纳米材料. 通过X射线衍射、比表面及孔径分析仪对制备的纳米材料进行表征. 结果表明:制备的镍掺杂二氧化锡材料为纳米材料,晶粒尺寸小于10 nm. 镍的掺杂量为10 %（摩尔分数）的二氧化锡气敏元件对甲苯的气敏性能最好,在最佳工作温度400 ℃下,其对气体体积分数为1×10-4甲苯气体的灵敏度为18.05,与纯二氧化锡气敏元件的灵敏度（8.71）相比,提高了1倍.     

SnO2基NTC热敏陶瓷性能及结构的研究

以SnO2为主要原料，外加Sb2O3、陶瓷熔块等，成功地研制出了室温至200℃范围内使用的多元系统负温度系数NTC热敏电阻陶瓷，并通过XRD及电性能测定等分析手段，对其电学性能、反应机理及结晶构造等进行了探讨。     

铝搀杂氧化锌薄膜的结构与光电特性

ZnO:Al薄膜以其低电导率、高可见光透射率、高红外光反射率等光电特性和原料易得、低成本、无毒、易掺杂、在等离子体中稳定性好、易刻蚀等特点,在平板显示器件、太阳能电池、反射热镜、气体敏感器件、特殊功能窗口涂层等领域有着广阔的应用前景。在重点讨论ZnO:Al薄膜的组织结构、导电机制、透光机制以及搀杂和制备工艺等对ZnO:Al薄膜结构与光电特性的影响基础上,指出了ZnO:Al薄膜目前存在的问题并提出了今后研究的努力方向。     

温度和氧流量对透明导电ZnO(A1)膜性能的影响

用微波ＥＣＲ等离子体溅射技术制备透明导电ZnO（Ａ１）膜的工艺中,氧气和氩气的流量、膜的生长温度等因素相互制约并严重影响着膜的光电性能．实验得出：存在着一个温度和相应的氧流量区,在此区域内,沉积的ＺｎＯ（Ａ１）膜既有较高的透光性又有较高的导电性．本工作在一定条件下制备出电阻率约为１０-5Ω·ｍ数量级、可见光区域平均透光率Ｔvi约为８５％的透明导电ＺｎＯ（Ａ１）膜．     

退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响.实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能.随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象.     

退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响。实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能。随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象。     

IBED和Sol-gel制备方法对二氧化钒薄膜性能的影响

采用离子束增强沉积(IBED)法和溶胶-凝胶法(Sd-ged)在SiO2/Si衬底上制备了具有半导体相-金属相转换特性的二氧化钒薄膜．对两种方法制备薄膜的性能测试结果表明，其转换温度、相变滞豫、热电阻温度系数等都有较大差别．     

吸收透明导电薄膜生长与复光学常数测定

用带特殊热（冷）阱的可控制基片温度的电阻加热式真空蒸镀薄膜装置，把吸收透明导电薄膜Au和In2O3分别通过热蒸镀和活化反应淀积在玻璃基片上,In2O3的电阻为80Ω/□，光学透射率不小于80%，透明导电 薄膜的复光学常数可通过测量其反射和透射系数得到，但考虑到基片背表面的存在，必须对反射和透射系数进行修正，引入修正后所得到的复光学常数与椭偏测量的结果一致。