ATO导电薄膜的溶胶-凝胶法制备及机理研究

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1、摘要自1907年Bakdeker通过溅射方法研制出CdO薄膜以后研究者对于透明导电薄膜研究的兴趣一直在增加各种薄膜近年来已经在工业领域得到了极大的应用探讨有效的薄膜制备工艺发展新材料特别是深入研究特定工艺条件下薄膜的形成机理和导电机理不仅是研究的兴趣所在而且是市场的需求驱使本论文介绍了金属氧化物薄膜特别是锑掺杂二氧化锡ATO薄膜的研究现状以及应用领域根据当前的研究状况结合ATO导电薄膜的应用领域的需求确定了以无机金属盐氯化亚锡SnCl2•H2O和氯化锑SbCl3为原料和采用溶胶凝胶法制备ATO导电薄膜的实验方案分别使用X射线衍

2、射XRD和扫描电镜SEM系统研究了烧结温度薄膜厚度和掺杂浓度对ATO导电薄膜物相和微观结构的影响阐明在室温下玻璃基板表面溶胶凝胶法制备ATO薄膜的原理基础和实验流程总结了ATO导电薄膜制备过程的具体参数值掺杂浓度为10at浸渍镀膜4层并在500进行烧结后的ATO导电薄膜其方块电阻降至130Ù左右分析了溶胶凝胶法制备薄膜的形成机理和导电机理对薄膜形成过程进行分析归纳出形成过程的化学反应主要有溶胶制备中的醇解反应浸渍提拉镀膜中的水解和缩聚反应以及干燥和热处理成膜中的聚合分解与键合反应ATO导电薄膜的性能分析结果表明适度的掺杂可以

3、改善导电性能Sb的引入使薄膜的方块电阻显著降低当掺杂浓度过大时掺杂离子对电子的电离杂质散射作用造成ATO薄膜的导电性能显著降低SnO2晶格的氧空位5价Sb杂质在SnO2禁带形成施主能级并向导带提供n型载流子是ATO导电的两种主要机理在掺锑二氧35+化锡薄膜中随着掺锑浓度的增加锑的氧化态在Sb和Sb间存在竞争在实验研究的基础上结合二氧化锡的晶格模型探讨了ATO导电薄膜的导电机理计算了ATO的理论电导率这个理论计算值对于完善溶胶凝胶法制备的ATO薄膜的工艺具有参考意义关键词锑掺杂二氧化锡导电薄膜溶胶凝胶法IABSTRACTEver

4、sincetheinventionoftransparentconductingCdOfilmspreparedbythethermaloxidationofsputteredcadmiumbyBakdekerin1907,thetechnologicalinterestintransparentconductorshadgrowntremendously.Intherecentyears,thefilmshadfoundmajorapplicationsinmanyfields.Itisnotonlytheinteresto

5、fresearchbutalsotherequirementofthemarkettoseekefficientfilmsespeciallythetheoryoffilms’formationandconductionbyaspecifiedprocessingfornewmaterial.Thispaperpresentsacomprehensiveintroductionofmetaloxidesthinfilm,especiallyresearchandapplicationofantimony-dopedtinoxi

6、de(ATO)conductors.Onthebasisofresearchandtherequirementofapplicationinthefieldofindustry,itisdeterminedtoprepareATOfilmsusingmetalsaltsSnCl2•H2OandSbCl3asinitializingmaterialsanddeployingSol-Gelprocessing.ByXRDandSEMrespectively,theheat-treatmenttemperature,filmthic

7、knessanddopinglevel,havingstronginfluenceonthemicrostructureandcompositionofATOconductingfilm,hasbeenfound.ThebasisoftheoryandtheexperimentprocessfordepositionofsuchfilmsatroomtemperaturebySol-Geltechniqueontheglassareinterpreted.ThedetailedvaluesforATOconductingfil

8、msaregiven.Thesheetresistanceofthefilm,whichisdopedbyantimonyat10mol%,dippedfourtimesandannealedfrom500,decreasesto130Ù/orso.What’smore,