稀土镝、钕、镧掺杂纳米SnO,2薄膜的特性

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1、稀土镝、钕、镧掺杂纳米SnO：薄膜特性研究摘要采用真空热蒸发法在玻璃衬底制备纳米Sn薄膜，在空气或氧气气氛下对薄膜进行氧化、热处理，获得性能良好的Sn02纳米多晶薄膜。采用同样方法制备稀土金属镝(钕、镧)掺杂纳米sn02薄膜。经X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、分光光度计等方法对薄膜进行各种性能测试，研究不同制备工艺、稀土掺杂含量、及热处理温度和时间对Sn02薄膜的结构特性、晶粒尺寸、表面形貌、电学、光学、气敏特性影响。实验给出：以高纯sn粉蒸发制备的薄膜，经T=550℃，t=45min氧化、热处理后，’可获得性能良好的Sn02多晶薄膜。薄膜沿(110)晶向择优生长，平均晶粒尺寸约47．

2、43nm。在相同氧化、热处理条件下(T：550℃，t=25min)，掺钕含量为7at％时，可获得表面和结构良好的SnO。薄膜，平均晶粒尺寸约34．55nm：而掺镝含量为9at％时，薄膜则沿(101)晶向择优生长，平均晶粒尺寸约65．07nm；当掺镧含量为7at％时，获得的薄膜则沿(tlo)晶向择优生长，平均晶粒尺寸约42．83nm。所有制备的SnO。薄膜均呈N型，电阻很高。场发射扫描电镜分析给出，SnO。多晶薄膜表面均呈颗粒孔状结构，表面较均匀平整，颗粒大小较均匀约在O．3—0．8pm，随热处理温度升高，颗粒聚集程度增强。经稀土镝(钕、镧)掺杂后，Sn02薄膜的光透射率(入射波长300—9

3、00nto内)均有不同程度的降低。纯Sn02薄膜的光学带隙宽度3．07ev，随掺钕、镝、镧含量增加，薄膜的光学带隙呈递减趋势，光学带隙在2．62．3．07ev范围内。实验给出：掺镝(3at％)可使Sn02薄膜对丙酮的灵敏度提高达到42；掺镧(5at％)可明显提高Sn02薄膜对氧气、乙醇的灵敏度；掺钕(5at％)同样可改善Sn02薄膜对丙酮的灵敏度。关键词：．真空热蒸发，纳米薄膜SnO。，稀土掺杂镝、钕、镧，结构、光学、气敏特性ⅡTHEPROPERTIESOFSN02THINFILMSBYRARE-EARTHDy，Nd，LaDOPEDABSTRACTTin(Sn)filmswereprepa

4、redbyvacuumthermalevaporationonglasssubstrates，toobtaintheSn02nano-filmsbyheat-treatmentinairandoxygen(09．Similarly,Thenario—Sn02filmsOy(Nd，La)dopedhavebeenobtainedbythesamemethod．Then,thecharacteristicsoffilmsweretestedbyXRD，FESEM，ultraviolet-visiblespectrophotometer,andtheinfluencesoftheprocessc

5、onditions，doping，heattreatmenttemperatureandtimeoncrystallinestructure，crystallinegraindimension,surfacetopography,electrical，opticalandsensitiveparameterscharacteristicsofSn02filmswereanalyedindetail，TheexperimentalresultsshowedthattheSnpowderasevaporationsourcetopreparethinfilmsthenheattreatment

6、(T=550"C，t---45min,02)canobtaintheSn02llano．filmswithgoodperformance(110)plane．Theaveragedimensionofthecrystalgrainswasabout47．43nm．WhenNdcomponentWaS7at％,weCallobtaintheSn02nano．filmswithalloptimizedstructurebyheattreatment(T=550。C，t=25min,02)．Theaveragedimensionofthecrystalgrainswasabout34．55rim

7、．WhenoycomponentWas9at％：weobtaintheSn02llano—filmswithgoodⅢperformance(101)plane．TheaveragedimensionofthecrystalgainsWaSabout65．07nn[1．‰nLacomponentwas7aPA：wecanobtaintheSn02nano-filmswithanoptimizedstructure．The