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1、二氧化锡薄膜的制备、特性及应用东南大学李玉郑其经,【内容提要】自七十年代中期以来对二氧化锡薄膜及其应用的研究日益受到重视本文综合介,绍了二氧化锡薄膜的制备工艺纯净和掺杂二氧化锡晶休薄膜的基本性质和在各种领域中的应用。一、引言∀,。∀目前!薄膜在许多领域得到了广泛的应用越来越受到人们的重视!薄膜是一,,〔‘’,种透明的导电薄膜其可见光透射率可达#∃%以上红外光的反射率可达#∃%至&∃%∋∃()一’·∗一’仁”。,∀。∀其电导率可达+掺锑掺磷或掺氟的!薄膜的应用最广!薄膜主要、、、、、,用于薄膜电阻电热转换薄膜热反射镜太阳能电池气敏传感器透明电极,∋,结构、。∀
2、,异质结玻璃及玻璃器皿的表面保护层!具有良好的吸附性及化学稳定性因此可以、、。∀沉积在诸如玻璃陶瓷材料氧化物材料及其它种类的衬底材料上!薄膜的制备工艺,。∀。简单工艺类型繁多虽然透明导电的!材料很早就为人们所认识歹但对!及其应用。∀、的广泛研究则是从七十年代中期开始的本文仅就!薄膜的制备工艺特性及应用作一简。单的综述、!−二薄膜的制备工艺,∀,∀、为了不同的目的目前已发展了几种!薄膜的制备工艺如化学气相淀积喷涂热、、。∀解工艺真空蒸发及活性反应蒸发工艺阴极溅射工艺等下而简单介绍几种常用的!薄。膜的制备工艺。∋化学气相淀积工艺.∗/01。化学气相淀积是一
3、种或多种气态物质在固态表面进行的表面反应过程在化学气相淀积,‘、∀∀‘、∀。,工艺中2323及含锡的有机化合物〔如.24123.241等〕常作为淀积∀。∀、∀、∀∀。。、7!薄膜的物质源!4!4!常常被用作氧源一般多用56作为物质源的携。,,∀,带气体在反应室中物质源与氧源进行反应在热衬底上淀积生长!薄膜其反应式∀为△‘8∀二∀89∀23!‘二!23△∀‘8∀∀∀8。8;∀.241!‘宁!:4!2∃△‘8∀∀8;234!‘<笋0423、=5>?0(ΑΒ07Χ〔”‘∀∀∀‘?≅通过对2323.241的直接氧化及23的水解氧化反应,,机理
4、的研究表明在化学气相淀积反应中衬底表面吸附的氧原子.或水分子1与气相的锡,,。,碰撞在衬底表面生长成!薄膜在高温条件下体相反应将严重影响薄膜的淀积速,。,。率并在表面形成薄雾通过加大反应气体的流速可以部分地消除这种影响一9王Δ,∀。许多研究者的实验结果表明化学气相淀积生长的!薄膜都表现出一定的择优位相,,∃,!∀Ε∃∋1。ΦΦΓ他们都观察到在℃下化学气相淀积生长的薄膜的.方向的择优4Ι‘,,∀∀。和Η2?ϑ认为!薄膜的择优生长是由于红!晶粒择优成核的结果他们的实验结,,。,果表明在淀积温度小于:∃。℃晶粒在衬底表面的成核是择优的而在淀积温度大于:∃
5、∃℃。晶粒的成核则表现出各向同性在、化学气相淀积工艺中主要的控制参数是反应气体的流量反应气体中各反应物的计量比、衬底的温度、反应装置的几何形状。淀积速率主要由反应气体的流量及衬底的温度控。,。【‘’制典型的淀积速率为Ε∃Κ∋∃!+Λ+Γ衬底温度一般在Ε∃。Κ:∃℃范围内。,化学气相淀积工艺的设备简单并易于操作淀积温度较低不存在物理方法.如溅射或,∀。蒸发工艺1中难以控制化学计量比的问题并且可以得到致密的!薄膜材料化学气相。淀积工艺易于在淀积过程中掺杂9喷涂热解工艺∀喷涂热解工艺是将反应物的溶液喷涂在热衬底表面并在衬底表面热分解而生成!薄。∀,Μ、∀、∀∀∀膜喷涂
6、热解工艺制备!薄膜时反应物溶液多采用2323.24123的水溶。,。,液在喷涂热解反应中水是最常用的氧化剂为了稀释反应物溶液常常在反应物溶液中加、、。甲醇丙醇、Η2ΝΑ〔Ε兀们,入酒精或醋酸丁醋ΓΟΑ∗ΓΧ7等人的研究表明在喷涂溶液中∀。,加入少许的423可以较好地改善!薄膜的质量为了实现掺杂可以在反应物溶液中加∀∀∀。适量的Π23.制备掺Π的!薄膜1或4Θ.制备掺Θ的0薄膜1Α0ΓΧ7,仁Ε’Η2ΝΓΟΑ的研究表明喷涂的反应物溶液微滴的充分雾化是生长均匀致密的∀。〔’〕〔!薄膜的重要因素在许多研究者们的反应装置中采用对喷涂微滴的预加热技术
7、以确。,〔,保喷涂的微滴在衬底表面非均匀反应前的充分雾化一般认为”雾化微滴在∋微米以下即∀。可得到良好的!薄膜∀、∀、7。在喷涂热解工艺中5!6为常用反应物的携带气体,、、、喷涂热解工艺主要的控制参数是衬底的温度反应物溶液的组份携带气体的流量、。,淀积时间喷嘴到衬底的距离比较合适的衬底温度为;,。Κ,。℃淀积速度约为∋∃Κ9∃。〔∋’。,∀。+Λ二Γ喷涂热解工艺的设备简单适于生长大面积!薄膜Ε溅射工艺。溅射是一种物理气相淀积方法是以惰性气体放电所产生的正离子轰击固体阴极而把其。∀。材料轰击出来溅射工艺制备!薄膜是最广泛采用的一种工艺方法常用的
