Sb掺杂SnO2/SiO2纳米光学气敏薄膜的制备及其性质

采用溶胶凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb掺杂SnO2/SiO2复合膜。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外谱(FT-IR)及原子力显微镜(AFM)表征了薄膜样品的物相结构与表面形貌,利用紫外-可见光谱研究了复合薄膜光学特性．利用p-偏振光双面反射法对薄膜的气敏特性进行了测试。实验结果表明,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小．比表面积大,孔隙率高;薄膜的透光率高,可见光波段近95％;纳米Sb：SnO2：SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。     

SiO2薄膜光学常数物理模型

SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO2薄膜,在拟合过程中,基于L8（22）正交表设计了8组反演计算实验,以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明:对IBS SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型,对EB SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%,表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径,对于薄膜光学常数分析具有指导意义。     

溶胶–凝胶法制备ATO-SiO2抗静电复合薄膜的特性研究

采用两步溶胶–凝胶法制备出ATO(掺锑氧化锡)-SiO2复合抗静电薄膜.通过DTA-TG、XRD、SEM对薄膜的结构和形貌进行了表征,结果表明:抗静电复合薄膜表面均匀致密.薄膜中SiO2为无定形结构,ATO的衍射峰与SnO2一致.研究了SnO2的含量对薄膜导电性能、结合强度和透过率的影响,发现随SnO2含量增加γ(SnO2/ SiO2)从5至12.5,薄膜的表面电阻降低(从1010Ω/□降低到108Ω/□),薄膜的结合强度下降,薄膜的透过率降低(从89.0%降至84.2%),结合三方面性能,得出最佳SnO2的配比为:γ(SnO2/ SiO2)=10.     

SiO2和ZrO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

用溶胶-凝胶工艺在碱性催化条件下,采用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了性能稳定的单层SiO2薄膜与单层ZrO2薄膜。用反射式椭圆偏振光谱仪测试了薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了溶胶-凝胶SiO2与ZrO2薄膜在300~800 nm波段的色散关系。用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射率,并与用椭偏仪换算出来的结果相比较;用原子力显微镜观察了薄膜的表面微结构,并讨论表面微结构与薄膜光学常数之间的关系。分析结果表明,Cauchy模型能较好的描述溶胶-凝胶薄膜的光学性能,较详细的得到了薄膜的折射率,消光系数等光学常数随波长λ的变化规律;薄膜光学常数的大小与薄膜的微结构有关。     

液相生长热氧化法制备SnO2气体敏感薄膜

在不同的热氧化温度下,用液相生长热氧化法(RGTO)制备了SnO2薄膜。探讨了热氧化温度对SnO2薄膜结构和成分的影响,并进一步研究了不同热氧化温度下制备的SnO2薄膜的气敏性能。测试结果表明:260℃工作温度下,600℃热氧化制备的SnO2薄膜气敏元件,对氢气的灵敏度最佳。在100～1 000 mg.kg–1的氢气浓度范围内,灵敏度由47递增至70。     

磁控反应溅射SnO2薄膜的气敏特性研究

为研究SnO2薄膜的气敏特性,采用直流磁控反应溅射法制备了SnO2薄膜。探讨和分析了SnO2薄膜气敏元件的敏感机理。对SnO2薄膜的电阻和灵敏度的测试以及对实验结果的分析表明:SnO2薄膜厚度在150~400nm为宜,一般膜厚在250nm时较为敏感。在SnO2薄膜中掺入Pd、Pt、Ag等微量杂质可大大提高SnO2薄膜气敏元件的灵敏度,且使灵敏度的峰值向低温方向移动,增强了对H2、CO和C2H5OH等可燃气体的选择性、响应时间由3min缩短到0.5s以下。     

一般性问题

TN042005040001溶胶–凝胶法制备ATO-SiO2抗静电复合薄膜的特性研究/吴春春,杨辉,冯博,陆文伟(浙江大学材料系)//电子元件与材料.―2004,23(7).―22～24.采用两步溶胶–凝胶法制备出ATO(掺锑氧化锡)-SiO2复合抗静电薄膜.通过DTA-TG、XRD、SEM对薄膜的结构和形貌进行了表征,结果表明:抗静电复合薄膜表面均匀致密.薄膜中SiO2为无定形结构,ATO的衍射峰与SnO2一致.研究了SnO2的含量对薄膜导电性能、结合强度和透过率的影响,发现随SnO2含量增加γ(SnO2/SiO2)从5至12.5,薄膜的表面电阻降低(从1010Ω/□降低到108Ω/□),薄膜的结合…     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。     

有机衬底SnO2∶Sb透明导电膜的研究

采用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底上制备出SnO2∶Sb透明导电膜,并对薄膜的结构和光电特性以及制备参数对薄膜性能的影响进行了研究.制备的样品为多晶薄膜,并且保持了纯二氧化锡的金红石结构.SnO2∶Sb薄膜中Sb2O3的最佳掺杂比例为6%.适当调节制备参数,可以获得在可见光范围内平均透过率大于85%的有机衬底SnO2∶Sb透明导电薄膜,其电阻率～3.7×10-3Ω·cm,载流子浓度～1.55×1020cm-3,霍耳迁移率～13cm2·V-1·s-1.     

简易化学水浴法制备SnO2/p-Si异质结光电性能

SnO2薄膜沉积在晶硅衬底上通过一种简单化学水浴法以制备n-SnO2/p-Si异质结光电器件,该化学水浴法非常便宜和方便。采用XRD、XPS、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测试系统表征了SnO2薄膜的微结构、光学和电学性能,对SnO2/p-Si异质结的I-V曲线进行测试并分析,获得明显的光电转换特性。     

Sb∶SnO2/SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶 凝胶 (sol gel)工艺制备了Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜。通过原子力显微镜 (AFM )观察了薄膜样品的表面形貌 ,利用紫外 可见光谱 ,p 偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明 ,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸 (～ 35nm)的大小 ,比表面积大 ,孔隙率高 ;薄膜的透光率高 ,可见光波段近 95 % ;其光学禁带宽度约 3 6 7eV。因此Sb∶SnO2 /SiO2 纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3 H8,C2 H5OH及NH3气敏特性的测试表明 ,Sb掺杂大大提高了SnO2 薄膜对C2 H5OH的灵敏度 ,纳米Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2 薄膜及Sb掺杂的SnO2 薄膜     

PECVD沉积微晶硅薄膜过程中氢原子对透明导电膜的影响

研究了等离子体放电过程中氢原子对单层SnO2和SnO2/ZnO双层透明导电膜的影响.发现当衬底温度超过150℃,H等离子体处理使SnO2薄膜的透光率显著降低.当在SnO2薄膜表面沉积一层ZnO时,既使ZnO膜的厚度为50nm,也可有效地抑制H原子对SnO2的还原效应,并在SnO2/ZnO双层膜上制备了转换效率为3.8%的微晶硅薄膜太阳电池.     

衬底温度对SnO2薄膜中激光感生电压效应的影响

采用固相反应法制备了四方相结构的SnO2靶材,选用蓝宝石衬底,利用脉冲激光沉积法在不同温度下生长了一系列SnO2薄膜。X射线衍射测试结果表明,SnO2薄膜具有四方金红石结构,并且沿a轴近外延生长。另外,在倾斜衬底上生长的SnO2薄膜上观察到了激光感生电压(LIV)效应,并研究了衬底温度对SnO2薄膜中LIV效应的影响。结果表明,随着生长温度从500℃增加到800℃,SnO2薄膜中的LIV信号的峰值电压先增加后减小,响应时间随衬底温度的升高先降低后增加,此外,存在一个最佳的衬底温度,使得SnO2薄膜的LIV信号的峰值电压达到最大,响应时间达到最小。在生长温度为750℃的SnO2薄膜中探测到响应最快的LIV信号,在紫外脉冲激光辐照下,峰值电压约为4V,响应时间为98ns,信号的上升沿为28ns,与激光的脉宽相当。     

PECVD沉积微晶硅薄膜过程中氢原子对透明导电膜的影响

研究了等离子体放电过程中氢原子对单层SnO2和SnO2/ZnO双层透明导电膜的影响.发现当衬底温度超过150℃,H等离子体处理使SnO2薄膜的透光率显著降低.当在SnO2薄膜表面沉积一层ZnO时,既使ZnO膜的厚度为50nm,也可有效地抑制H原子对SnO2的还原效应,并在SnO2/ZnO双层膜上制备了转换效率为3.8%的微晶硅薄膜太阳电池.     

稀土Dy掺杂对ZnO,CdO和SnO2薄膜性能的影响

用热蒸发法和热处理制备稀土Dy掺杂金属氧化物CdO,ZnO和SnO2薄膜,研究不同Dy掺杂浓度及热处理对3种薄膜性能的影响。XRD和SEM测试结果显示:适当的Dy掺杂和热处理可改善薄膜的结构特性,使薄膜表面的致密性变好。CdO,ZnO和SnO2薄膜的最佳掺Dy原子数分数为5%,5%和3%。掺Dy后Cd O,ZnO和SnO2薄膜的导电类型均为n型,电阻值降低约一个数量级。Dy掺杂使得薄膜的致密性增加而导致光透过率降低。制备的薄膜都是直接带隙半导体,相应的光学带隙:Cd O约2.232 eV,CdO∶Dy(Dy原子数分数5%)的略增为2.241 e V,ZnO薄膜约为3.31 eV;ZnO∶Dy(Dy原子数分数5%)约3.25 eV,SnO2薄膜约3.07 eV,SnO2∶Dy(Dy原子数分数3%)约3.03 eV。     

Sb：SnO2／SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb：SnO2／SiO2复合膜。通过原子力显微镜(AFM)观察了薄膜样品的表面形貌，利用紫外-可见光谱,p-偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明，薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小，比表面积大，孔隙率高；薄膜的透光率高，可见光波段近95％；其光学禁带宽度约3．67eV。因此Sb：SnO2／SiO2纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3H8，C2H5OH及NH3气敏特性的测试表明，Sb掺杂大大提高了SnO2薄膜对C2H5OH的灵敏度，纳米Sb：SnO2／SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。     

衬底温度对超声喷雾法制备大面积绒面SnO_2:F薄膜特性影响的研究

详细研究了衬底温度对超声喷雾热分解工艺制备的大面积绒面SnO2:F薄膜的影响和薄膜微结构与薄膜电学、光学性能之间的关系。试验曲线和SEM图的研究结果表明,将衬底温度从370℃提高到470℃以上薄膜结晶程度大大提高,晶粒尺寸明显增大;温度在470℃左右绒度达到13%。文章同时对超声喷雾热分解工艺制备大面积绒面SnO2:F薄膜做了工艺探索,并将实验制得的薄膜用于制备非晶硅薄膜电池,其效率达到了6.46%。     

不同制备工艺下氧化硅和氧化铪薄膜的椭偏光谱

椭偏技术是一种分析表面的光学方法,通过测量被测对象(样品)反射出的光线的偏振状态的变化情况来研究被测物质的性质。结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜(K9基片)和单层HfO2薄膜(K9基片)的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300～800 nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明:SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

有机衬底SnO2：Sb透明导电膜的研究

采用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底上制备出SnO2∶Sb透明导电膜,并对薄膜的结构和光电特性以及制备参数对薄膜性能的影响进行了研究.制备的样品为多晶薄膜,并且保持了纯二氧化锡的金红石结构.SnO2∶Sb薄膜中Sb2O3的最佳掺杂比例为6%.适当调节制备参数,可以获得在可见光范围内平均透过率大于85%的有机衬底SnO2∶Sb透明导电薄膜,其电阻率～3.7×10-3Ω·cm,载流子浓度～1.55×1020cm-3,霍耳迁移率～13cm2·V-1·s-1.     

衬底温度对纳米晶SnO_2薄膜结晶特性的影响

阐述了金属氧化物SnO2纳米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150～400℃的耐热玻璃基片上制备了纳米晶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[211]方向,SnO2∶Sb薄膜的结晶特性随衬底温度变化。