镍掺杂对FTO薄膜光电性能的影响及机理分析

本文以单丁基三氯化锡(MBTC)为锡源,氟化铵(NH₄F)为氟源,甲醇为溶剂,六水合氯化镍(NiCl₂·6H₂O)为镍源,采用气溶胶辅助化学气相沉积(AACVD)制备了镍掺杂FTO薄膜。利用分光光度计、四探针电阻仪及霍尔效应测试仪对镍掺杂FTO薄膜的光学性能、电学性能进行表征和分析,并基于第一性原理对掺杂体系的电子结构进行了计算。结果表明,Ni掺杂的FTO薄膜为四方金红石结构,导电性能有所提高。当Ni/Sn为2%(原子数分数)时,品质因数Φ_TC达到3×10^-2Ω^-1,电阻率ρ为3.79×10^-4Ω·cm,可见光平均透过率约为80%,载流子浓度n为6.88×10²⁰ cm^-3,迁移率μ为13.31 cm²·V^-1·s^-1。     

FTO薄膜表面激光诱导制备ZnO纳米结构

采用磁控溅射法在FTO(掺氟二氧化锡)玻璃基底表面沉积金属Zn层,再将其置于双氧水溶液中,通过纳秒脉冲激光对其表面进行辐照处理来实现ZnO纳米结构的制备。研究了激光能量密度和扫描速率对ZnO纳米结构的形成和得到的ZnO纳米结构复合FTO(Zn O/FTO)薄膜表面形貌和光电性能的影响。结果表明,当Zn层厚度为200 nm时,可保证FTO薄膜表面既出现完整的Zn O纳米结构,又仅有少量Zn剩余。当激光能量密度为0.80 J/cm2,扫描速率为15 mm/s时,FTO薄膜表面制备出了均匀一致性最好的ZnO纳米结构,此时ZnO/FTO薄膜有最佳的光电性能,其在400～800 nm波段的平均透光率为70.18%,平均反射率为7.10%,方块电阻为9.23Ω。     

掺锡量对溶胶-凝胶法制备ITO薄膜性能的影响

本文以InCl3.4H2O和SnCl4.5H2O为前驱物,利用溶胶-凝胶法在玻璃载片上旋转涂膜制备掺锡氧化铟透明导电薄膜(ITO薄膜)。采用了紫外-可见光分光光度计、四探针测试仪、X-射线衍射仪和扫描电镜等对ITO薄膜的透射率、方块电阻、物相组分和结构形貌进行测量与表征。研究了掺锡浓度对ITO薄膜的光电特性的影响。实验结果显示:ITO薄膜的光电特性与掺锡浓度有关,在掺杂溶度为12wt%时,制备出的ITO薄膜最低方块电阻为124Ω/□,最高透射率为92.85%。     

锑掺杂量对ATO薄膜结构及光、电性能的影响

以四氯化锡和三氯化锑为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同锑掺杂量的纳米锑掺杂二氧化锡（ATO）薄膜。分别利用XRD、FESEM、紫外可见分光光度计和四探针电阻仪对晶体结构、薄膜形貌、光透过率和薄膜方块电阻进行表征,考察锑掺杂量对ATO薄膜晶体结构、晶粒尺寸、光透过率和导电性能的影响。结果表明：所制备的ATO薄膜为（110）面择优取向的四方相锡石结构,晶粒尺寸小于26 nm,当锑掺杂量为10%（物质的量分数）时,ATO薄膜具有最小的方块电阻（60.1 Ω/□）,可见光透过率大于85%。     

二氧化锡-石墨烯复合薄膜的制备及结构和性能

通过酸化和表面活性剂处理改善了石墨烯的分散稳定性,采用喷雾热解法在玻璃基底上制备了掺杂氟的二氧化锡(FTO)薄膜及其与石墨烯的复合(FTO-G)薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了薄膜的结构和微观形貌;采用紫外分光光度计、高精度雾度仪和四点探针方阻仪分析了薄膜的光学和电学性能。结果表明:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有较好的分散稳定效果,石墨烯的加入对FTO的结构和性能产生了显著的影响,并出现花椰菜特征的表面形貌;当酸化石墨烯浓度为0.3 mg/m L时,FTO-G复合薄膜具有最大的择优取向度、最小的方块电阻为5.0?/sq和最大的雾度值为10.53%,品质因数最高为15.51×10-3?-1,综合性能最好。     

银复合激光刻蚀FTO薄膜的光电性能

在掺氟二氧化锡(FTO)薄膜基底表面用激光刻蚀凹槽后以磁控溅射法复合金属Ag层,然后进行炉内退火处理,制得Ag复合激光刻蚀FTO薄膜。研究了Ag层厚度对样品表面形貌、晶体结构及光电性能的影响。结果表明,当Ag层厚度为5 nm时,大部分银纳米颗粒均匀密集地分布在凹槽内表面而不是凹槽外表面。复合银纳米颗粒及炉内退火有效地提升了FTO薄膜的光电性能。Ag层厚度为5 nm的薄膜在400～800 nm波段的透光率为78.40%,方块电阻为8.21Ω,品质因子达到1.069×10~(-2) Ω~(-1)。     

聚乙二醇对FTO基底上电沉积?热氧化制备的ZnO薄膜光电化学性能的影响

通过先电沉积后热氧化的方法在氟掺杂Sn O2(FTO)基底上制备了多孔ZnO薄膜。研究了聚乙二醇(PEG-6000)质量浓度对ZnO薄膜的形貌、结构及可见光光电流的影响。结果表明,在恒定电流密度7.0 mA/cm~2沉积300 s的条件下,于含有0.4 mol/L Zn Cl2、5.0 mol/L NH_4Cl和0.4 mol/L H3BO3的镀液中添加10～200 mg/L的PEG-6000,有利于在FTO基底上得到结合良好的金属Zn沉积层,热氧化后转变为有基底Sn自发掺杂的多孔ZnO薄膜。其中PEG质量浓度为50 mg/L时制得的ZnO薄膜厚度最大、孔隙最多,表现出良好的光电化学性能。     

石墨烯/二氧化锡复合气凝胶材料的制备与表征

氧化石墨烯(GO)和五水四氯化锡(Sn Cl4·5H2O)在水/异丙醇体系中,通过γ射线辐照诱导原位同步还原自组装成三维网状多孔结构的石墨烯/二氧化锡复合气凝胶材料,其形貌和结构经AFM,SEM,TEM,XRD,FT-IR,Ramman,XPS,SAED表征。结果表明:氧化石墨烯被还原成石墨烯时,二氧化锡纳米粒子原位均匀吸附在蜂窝状多孔结构的石墨烯片层上,粒径仅为3 nm左右。因此,γ射线辐照诱导还原制备宏观石墨烯/二氧化锡的方法,是一种有效并且温和环保的方法。     

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%。     

H2O对SnO2:F低辐射薄膜结构和性能的影响

以单丁三氯化锡(C4H9SnCl3)为前驱物,三氟乙酸(CF3COOH)为掺杂元素F的引入剂,H2O为催化剂,采用常压化学气相沉积法在浮法玻璃生产线上直接制备了F掺杂的SnO2膜(SnO2:F).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、椭圆偏光仪、紫外-可见光谱研究H2O的用量对薄膜的结构和光电性能的影响.结果表明:水对薄膜结构和性能均有显著的影响,随着催化剂H2O含量的增加,SnO2:F为四方相金红石结构,薄膜结晶度提高,致密性得到改善,膜厚有所增加,方块电阻下降.在H2O含量为1.8mol/L时效果较好.     

制备纳米氧化铝的研究

以硫酸铝溶液和氨水为原料,用喷射沉淀法制备纳米氧化铝,分析了溶液浓度和干燥方式对Al2O3前驱体粒度的影响。将浓度0.2mol/L的Al2(SO4)3与4.5%的NH3·H2O进行喷射实验,冷冻干燥,在1200℃下烧结,经XRD及粒度测试可知,产物平均粒径为30.9nm的αAl2O3。     

Thermally stable and transparent F-doped SnO2 (FTO) /Ag/FTO films for transparent thin film heaters used in automobiles

We investigated the characteristics of F-doped SnO₂ (FTO)/Ag/FTO films prepared using thermal evaporation at room temperature for the application of the as-formed films in transparent thin film heaters (TFHs) of automobiles. To optimize the electrical and optical properties of the FTO/Ag/FTO multi-layer, the figure of merit (FoM) values of the FTO/Ag/FTO multi-layers were compared as a function of the thickness of the Ag and FTO layers. The sheet resistance and optical transmittance of the FTO/Ag/FTO multi-layer were primarily affected by the Ag inter-layer and bottom/top FTO thicknesses, respectively. At optimized Ag (10 nm) and FTO (40 nm) thicknesses, we fabricated a FTO/Ag/FTO electrode with a sheet resistance of 8.00 Ohm/square, an optical transmittance of 83.04 % at a visible wavelength (400–800 nm) and a FoM value of 19.49 Ohm^-1. The TFHs comprising the optimal FTO/Ag/FTO electrode exhibited a saturated temperature of 117 °C at a low operating direct current of 6 V, owing to the low sheet resistance. In addition, the FTO/Ag/FTO-based TFHs exhibited thermally stable performances owing to the stability of the bottom and top FTO electrodes. The performance of the FTO/Ag/FTO-based TFHs demonstrated that the thermally evaporated FTO/Ag/FTO multi-layer is a promising, stable, and transparent electrode material for application in the front window TFHs used in automobiles.     

镍-磷-钛酸钾晶须化学复合镀层的高温抗氧化性能

将钛酸钾晶须(平均长度15μm,平均直径1.5μm)加入含25g/LNiSO4·6H2O、25g/LNaH2PO2·2H2O、15g/LCH3COONa·3H2O、35g/LNa3C6H5O7·2H2O、20mmol/L乳酸和10μg/L醋酸铅的化学镀溶液中,在Q235钢片上制备得到了Ni–P合金基中弥散分布钛酸钾晶须的金属基复合镀层。研究了该复合镀层的高温抗氧化性,分析了氧化膜的组成与结构,探讨了复合镀层的抗氧化机制。结果表明,钛酸钾晶须增加了氧化膜的致密性,复合镀层具有良好的高温抗氧化能力。     

Effects of process parameters on sheet resistance uniformity of fluorine-doped tin oxide thin films

An alternative indium-free material for transparent conducting oxides of fluorine-doped tin oxide [FTO] thin films deposited on polyethylene terephthalate [PET] was prepared by electron cyclotron resonance - metal organic chemical vapor deposition [ECR-MOCVD]. One of the essential issues regarding metal oxide film deposition is the sheet resistance uniformity of the film. Variations in process parameters, in this case, working and bubbler pressures of ECR-MOCVD, can lead to a change in resistance uniformity. Both the optical transmittance and electrical resistance uniformity of FTO film-coated PET were investigated. The result shows that sheet resistance uniformity and the transmittance of the film are affected significantly by the changes in bubbler pressure but are less influenced by the working pressure of the ECR-MOCVD system.     

空气和氮气气氛中热处理温度对ITO薄膜性能影响

以InCl_3·4H_2O和SnCl_4·5H_2O为主要原料,采用溶胶-凝胶法和旋转涂膜工艺。在玻璃基片上制备掺锡氧化铟透明导电薄膜(ITO),采用x-射线粉末衍射、紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了在空气和氮气气氛中,不同热处理温度对ITO薄膜的微结构、光学和电学性能的影响。     

对羟基苯乙酮氨肟化制备对羟基苯乙酮肟

考察了在HTS-1分子筛催化剂上对羟基苯乙酮(简写为4-HAP)在固定床反应器中与氨和过氧化氢发生氨肟化反应合成对羟基苯乙酮肟(简写为4-HAPO)的反应规律,4-HAP氨肟化反应的适宜条件为:以乙醇为溶剂、温度高于60℃、反应时间大于5 h、4-HAP宜一次性加入、氨和过氧化氢连续加入、催化剂的质量分数为w(HTS-1)=1.4%、n(NH3)∶n(H2O2)∶n(4-HAP)=4.2∶1.1∶1、n(溶剂)∶n(4-HAP)=6∶1,4-HAP转化率达到73.9%,4-HAPO选择性达到98.9%,该结果优于类似条件下US 5 466 869报道的结果。通过色质联用分析鉴定了4-HAP氨肟化反应的产物,与现有的文献报道相比,HTS-1分子筛具有较高的活性和选择性,副产物的种类和数量均较少。4-HAP氨肟化反应过程中产生的副产物主要为1,8,9-蒽三酚(THA)和对苯二酚(HQ)。适当提高反应温度和催化剂浓度、提高氨与4-HAP的比例、控制过氧化氢与4-HAP在适当的摩尔比(如1.1∶1),可抑制这两种副产物的生成。HQ和1,8,9-蒽三酚在氨存在下发生氧化反应是反应产物颜色变深的原因。     

氧化剂强化光催化处理焦化废水研究

焦化废水污染物浓度高、生化降解难,利用纳米TiO2粉体,以紫外光(UV)为光源,进行了光催化处理焦化废水的试验研究,考察了TiO2用量、紫外光强度、焦化废水初始pH对COD和NH+4-N去除的影响;探讨了O2、O3、H2O2和Fenton试剂4种氧化剂与光催化的协同作用机理,分析了对COD和NH+4-N去除效果的影响,得出了最佳试验条件.结果表明,氧化剂与光催化协同作用使COD和NH+4-N的降解去除率得到了显著提高.在本试验条件下各氧化剂强化光催化对COD和NH+4-N去除率排序如下:TiO2+UV+Fenton＞TiO2+UV+O3＞TiO2+UV+H2O2＞TiO2+UV+O2＞TiO2+UV.     

铁-钨-磷合金电沉积工艺及其性能研究

在含FeSO4·7H2O、Na2WO4·2H2O、NaH2PO2·H2O、Na3C6H5O7·2H2O、C6H8O7·H2O、NH3·H2O和苯亚磺酸钠的碱性镀液中,电沉积得到Fe–W–P三元合金,分析了不同镀液成分时所得镀层的化学组成,讨论了温度、pH、电流密度及NH3·H2O用量对镀层沉积速率和显微硬度的影响。结果表明:除NaH2PO2·H2O外,镀液中其他组分对镀层组成均有显著影响;工艺参数的改变对镀层沉积速率和显微硬度有一定影响,NH3·H2O体积分数对沉积速率的影响尤其显著。电沉积所得Fe–W–P合金镀层具有典型的非晶态结构,其耐蚀性略优于00Cr17Ni14Mo2不锈钢。     

Sheet resistance dependence of fluorine-doped tin oxide films for high-performance electrochromic devices

In the present study, we fabricated fluorine-doped tin oxide (FTO) films with different sheet resistances (~10?Ω/□, ~6?Ω/□, and ~3?Ω/□) prepared through the adjustment of deposition time during the horizontal ultrasonic spray pyrolysis deposition (HUSPD) and investigated the effect of electrochromic (EC) performances with different sheet resistances of the FTO films used as transparent conducting electrodes. The results demonstrated that, owing to the increased electrochemical activity, the decrease of sheet resistance accelerated switching speeds of the EC devices. However, for the coloration efficiency (CE), the FTO films with the optimum sheet resistance of ~6?Ω/□ exhibited the highest value as compared to the other samples. The improvement of the CE value can be mainly attributed to high transmittance modulation by the uniform surface morphology of the FTO films to reduce interfacial light-scattering between the WO₃ films and FTO films. Therefore, our results provide a valuable insight into the improvement of the performance of the EC devices using the optimum sheet resistance (~6?Ω/□) of the FTO films.     

共沉淀法制备三元系铋基焦绿石型陶瓷粉体

采用改进的Mergen A．方案，用氧化锌、三氧化二铋、三氧化二锑为原料，氨水、草酸铵和碳酸铵分别为沉淀剂，盐酸为溶剂，用共沉淀法成功制备了亚微米级颗粒、高活性的铋基Bi1.5ZnSb1.5O7（BZS）焦绿石型介电陶瓷粉体。探讨了用不同的沉淀剂、在不同的烧结温度所得产物的形态。结果表明氨水做沉淀剂在570℃就可生成纯的焦绿石结构。与Mergen A方法相比成本大大降低，可以使瓷片组织的均匀性提高，电性能得到改善，电压梯度下降。