透明导电薄膜用Sb掺杂SnO2光电特性研究[设计+开题+综述]
AZO透明导电薄膜的微结构及其光电特性研究的开题报告
AZO透明导电薄膜的微结构及其光电特性研究的开题报告一、选题背景与意义：透明导电材料在现代电子技术中具有非常重要的应用，其中AZO （Aluminum-doped Zinc Oxide）透明导电薄膜因其优异的性能一直备受关注。
AZO透明导电薄膜具有高透过率、低电阻率、良好的稳定性和化学惰性等优点，因此在太阳能电池、液晶显示器、有机发光二极管等领域得到了广泛的应用。
然而，AZO透明导电薄膜在制备过程中会受到多种因素的影响，如掺杂浓度、制备条件等，因此其微结构和光电性能具有很大的差异。
研究AZO透明导电薄膜的微结构及其光电特性，对优化其制备工艺、提高其性能具有重要意义。
二、研究内容：本研究主要从以下几个方面进行探索：1. 制备AZO透明导电薄膜，并采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对其微观结构进行表征；2. 光电性能测试，研究AZO透明导电薄膜的透过率、电阻率等特性，并通过光电流、光电压等参数对其光电性能进行评估；3. 探究AZO透明导电薄膜的微结构与光电性能之间的关系，分析其制备条件和掺杂浓度等因素对微结构和光电性能的影响。
三、研究方法：本研究主要采用以下方法：1. 溶胶-凝胶法制备AZO透明导电薄膜；2. 扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对其微观结构进行表征；3. 光电性能测试，包括透过率、电阻率、光电流、光电压等参数的测试；4. 系统分析微结构和光电性能之间的关系。
四、研究意义：本研究将有助于深入了解AZO透明导电薄膜的微结构和光电性能之间的关系，为优化其制备工艺、提高性能提供理论基础和实验依据。
同时，研究结果还将对太阳能电池、液晶显示器、有机发光二极管等领域的研究具有一定的参考意义。
ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究的开题报告
ZAOp/ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究的开题报告标题：ZAOp/ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究背景介绍：透明导电薄膜是一种具有广泛应用前景的材料，可以用于太阳能电池、液晶显示器、有机发光二极管等领域。
其中，氧化锌掺杂铝（ZnO：Al）透明导电薄膜是目前应用最广泛的一种。
但是由于掺杂的不均匀性和低温沉积等因素，ZnO：Al薄膜常常存在电学性能不稳定的问题，同时在可见光区的透过率也有待提高。
近年来，氧化锆掺杂锆（ZrO2：Zr）透明导电薄膜因具有较高的稳定性和可见光区较高的透过率等优点而得到了广泛研究。
此外，将ZrO2和ZnO：Al同时掺杂的ZAOp/ZAO复合透明导电薄膜也被认为具有潜在的应用价值。
因此，对于ZAOp/ZAO薄膜的制备工艺和性能研究具有重要意义。
研究内容和方法：本文将从ZAOp/ZAO复合透明导电薄膜的制备工艺和性能两个方面进行研究。
制备工艺研究：通过化学气相沉积（CVD）和磁控溅射（DC）两种方法制备ZAOp/ZAO复合透明导电薄膜，并对比它们的制备工艺，包括沉积温度、沉积时间、掺杂浓度、气体流量等因素对于薄膜结构和性能的影响，通过SEM、XRD、AFM等手段对薄膜的微观形貌和结晶结构进行分析。
性能研究：主要探究ZAOp/ZAO薄膜的电学性能和光学性能。
电学性能包括电阻率、载流子浓度和迁移率等，通过四探针法和霍尔效应测量样品表面的电学性能；光学性能包括透过率和发射率等，通过紫外-可见-近红外分光光度计和Ellipsometry仪器来测量薄膜的光学性能。
预期成果和意义：预计可以得到以下几个方面的成果：（1）探究ZAOp/ZAO薄膜的制备工艺，优化工艺参数，提高薄膜性能，增强其应用前景。
（2）通过对ZAOp/ZAO的电学性能和光学性能的研究，对它们的特性进行全面的认识，为其应用提供基础数据。
（3）扩展ZAOp/ZAO薄膜的应用范围，拓展氧化锌透明导电薄膜的研究领域。
SnO2透明导电膜的结构性能及光电特性分析
SnO2透明导电膜的结构性能及光电特性分析透明导电薄膜的种类很多，目前主要有金属透明导电薄膜、氧化物透明导电薄膜、非氧化物透明导电薄膜和高分子透明导电薄膜，其中对金属氧化物透明导电膜的研究比较早。
20世纪50年代前后，出现了硬度高、化学稳定的SnO2基薄膜和综合光电性能优良的In2O3 基薄膜，并制造出了最早有应用价值的透明导电膜NESA-SnO2薄膜，80年代后出现了研究SnO基薄膜的热潮，现已形成SnO2薄膜及其掺杂体系、Cd2SnO4薄膜体系、In2O3薄膜及其掺杂体系、SnO薄膜及其掺杂体系等四大类。
目前单层膜低辐射玻璃的材料主要以SnO2、In2O3、SnO等宽禁带半导体氧化物为主，特别是ITO和SnO2基的低辐射玻璃[2，3]；SnO2成本较低，通过掺杂F、Sb或P等，能大幅度提高SnO2膜的电导率，其中掺F的SnO2膜还具有高透光性、耐腐蚀性等优点，是一种比较理想的低辐射膜[3-9]。
透明导电薄膜具有良好的光电性能，近几十年以来发展很快，透镜光学系统的设计不断得到优化。
其中，液体透镜就是一种是最为简单、成像质量较好的新型透镜。
基于电湿效应的液体透镜，在外加电压驱动时，其变焦响应速度快，抗震性好，成像性能较为稳定，并且功耗低。
可应用于很多领域，有着广泛的应用前景。
本文将采用超声喷涂热解淀积工艺将SnO2：F透明导电薄膜均匀地制备于小尺寸石英管的内、外壁和底部，并对石英管内电场及两种液体界面处的光电特性进行分析。
1SnO2透明导电膜的结构性能1.1 透明导电薄膜透明导电薄膜是指对可见光（波长λ在380～760nm范围内）的透射率高且电导率高的薄膜。
一般讲，可见光的平均透光率Tavg80%、电导率在103Ω-1cm-1以上的薄膜才被称为透明导电膜。
只有能同时满足上述两种条件的材料才能在透明导电膜上应用。
1.2 薄膜结构作为一种多功能无机材料的SnO2透明导电薄膜，不仅兼备低电阻，高的可见光透过率，还具有优良的膜强度和化学稳定性，在太阳能电池，功率加热及光电器件等领域中得到了广泛的应用。
Sb掺杂SnO2增反射薄膜的制备及性能研究
Sb掺杂SnO2增反射薄膜的制备及性能研究毛宇晖;张胜利;罗文海;李玉玲【期刊名称】《玻璃》【年(卷),期】2012(039)004【摘要】为提高玻璃的保温性能,以SnCl5.HO和SbCl为主要原料,采用溶胶-凝胶法制得SnO增反射薄膜,对该样品4232的性能研究结果表明,该薄膜可见光透过率可达90%,而对红外光谱具有良好的反射性。
%In order to improve thermal insulation performance of glass,SnO2 reflection enhancing coating was fabricated through sol-gel method by using SnCl4.5H2O and SbCl3.The coating performance characterization indicated its high transmittance up to 90% and excellent reflectivity to infrared spectrum.【总页数】3页(P44-46)【作者】毛宇晖;张胜利;罗文海;李玉玲【作者单位】嘉应学院土木工程学院,梅州市514015;景县锦源耐火材料有限公司,衡水市景县053500;济南大学,济南市250022;秦皇岛玻璃工业研究设计院,秦皇岛市066001【正文语种】中文【中图分类】TQ171【相关文献】1.CVD法制备Sb掺杂SnO2薄膜的结构与性能研究 [J], 谢莲革;沃银花;汪建勋;沈鸽;翁文剑;刘起英;韩高荣2.常压CVD法制备Sb掺杂SnO2薄膜的性能研究 [J], 邢帅;刘钟馨;姜宏;熊春荣3.SnO2纳米颗粒制备及其对溶胶-凝胶Sb:SnO2薄膜性能的影响 [J], 王黎;周嶅;毕文跃4.Sb掺杂对SnO2薄膜光电性能的影响研究 [J], 周传仓;张飞鹏;张忻;张静文;杨新宇5.热喷涂法制备Sb掺杂的SnO2薄膜 [J], 陈小龙;蒲永平;吴胜红;赵新;吴海东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
有机衬底SnO2：Sb透明导电膜的研究
＊高 等 学 校骨 干 教 师 基 金 ． 育 部科 学 技 术 研 究 重 点 资 助 项 目 教 马 瑾
３ 结果 与 讨 论
Ｓ Ｏ Ｓ ｎ ：ｂ薄膜 的 电阻 率 依赖 于 溅 射靶 的成分 ．
图 ｌ给 出 了 Ｐ 有 机 村 底 Ｓ Ｏｚ： Ｂ膜 电阻 率 随 靶 Ｉ ｎ Ｓ 中 ｓ 。 。 量 （ 量 比） 变化 关 系． 射 功率 尸一 ｂＯ 含 重 的 溅
引言
二 氧化锡膜 是最早 获得 商业 使用 的透 明导 电材 料 比于 Ｉ Ｏ 薄膜和 Ｚ Ｏ 薄膜 而言 ，ｎ 具 有 更 相 Ｔ ｎ Ｓ Ｏ。 好 的化 学稳 定 性 和热 稳 定性 一 ， 且成 本低 ． 薄 而 该 膜对 玻 璃和 陶瓷 的 附着 力 很强 ， 以通过 化 学键 与 可 衬 底 结台． 良的光 电特 性使 氧 化 锡薄 膜 在太 阳电 优
关键 词 ：有 机 衬 底 ；Ｓ Ｏ Ｓ ｎ ： ｈ膜 ；磁 控 溅射
Ｐ ＡＣＣ： ６ ５ ８ １ Ｃ； ７ ６ ８５ １ ５ ３０
， 霍耳迁移率 ￣１ｅ ・ 。 ｓ ． ３ｍ。 Ｖ＿ ・
中田 分 类 号 ：Ｔ ０ ． ｉ Ｎ３ ４２
文献 标识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：０ ５ －１ ７ ２０ ）６０ ９－５ ２ ３４ ７ （０ ２０ —５ ９０
男 ，９ ０年 出生 ． １ ６ 博士 ， 授 ， 事 微 电 子学 与 固体 电 子 学 方 面 的 研 究和 教 学 工 作 教 男 ， 士 研 究 生 ｒ 事微 电子 学 方 面 的 研究 ． 博 从 ＠ ２ ０ 中国 电 子学 会 ０２
郝晓涛
２０ 一９ ２ ０ ｌ０ １收到
的， Ａ Ｆ ０ ９ 型原子力显微镜观察 了薄膜的 用 Ｐ Ｍ一１Ｏ
有机衬底上掺Sb的SnO2透明导电膜的性质与制备参数关系的研究
［ ］ｐ ｅｅｒｄ ｏｉｎａｉｎ １ ｒ ｆｒｅ ｒ ｔｔ ．Ｈｉｈｑ ａｉ ｉ ｔ ｎａ ｅａ ｅｔａ ｓ ａｅ ｃ ｆ Ｏ ａ ｄ ｒｓｓｉｉ ｆ １ ０ ｅ ｏ ｇ ｕ ｌ ｙｆ ｍｓｗｉ ａ ｖ ｒｇ ｒ ｎ ｐ ｒｎ ｙｏ ｎ ｅｉｔ ｔ ｏ ｔ ｌ ｈ ８ ｖｙ
文献 标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ：１ ０ — ８ Ｘ（ ０ ２ ０ — ０ ３ ０ ０ ５４ ８ ２ ０ ） ２０ ６ — ５
Ｓｔ ｄｙ ｏｎ Ｒｅｌ ｔｏｎ ｈ ｐ ｂ ｗ ｅｅ ｈ ｏｐ ｒ ｉ ｆＴｒ ｓ ｒ ｔ ｕ ａ ｉ ｓ ｉ ｅｔ ｎ ｔ ｅ Ｐｒ ｅ ｔｅｓ ｏ ａｎ ｐａ ｅｎ Ｃｏｎ ｃ ｉｇ Ｓｎ ２：Ｓｂ Ｆｉ ｓ Ｄｅ ｏｓ ｔ ｄ ｏｎ Ｏ ｒ ａｎ ｃ ｄｕ ｔｎ Ｏ Ｉ ｐ ｉｅ ｇ ｉ ｍ Ｓｕ ｓ ｒ ｔ ｓ ａ ｄ Ｆａｂ ｉ ａ ｉ ｇ Ｐａ ａｍ ｅ ｅ ｓ ｂ ｔａ ｅ ｎ ｒｃ ｔｎ ｒ ｔ ｒ
山 东 省 计 委 九 五 攻 关项 目（ 计 投 资 １９ ６ ２ 资 助课 题 鲁 ９７０） 杨 田林 男 ，９ ０年 生 ， 教 授 ， 士 ， 国 电 子 协 会 高级 会 员 。 主 要 从 事 氧 化 物 半 导 体 的研 究 。 １６ 副 硕 中 杨 光 德 男 ，９ １年 生 ， 授 ， 士 。 主 要 从 事 半 导 体 器 件 研 究 。 １５ 教 学
构， 具有 明显 的［ １ ］ １ ０ 的趋 向。通 过调 节 制备 参数 ， 备 出 了电 阻率 为 ３ ７ ｏ Ｑ ・ ｍ， 均 透 制 ． ×１ ｃ 平
过 率 高 于 ８ 的 高 质 量 薄膜 。 Ｏ 关 键 词 透 明 薄 膜 光 电特 性 溅 射
中 图分 类 号 ： ８ ０４ ４
维普资讯
ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究[设计+开题+综述]
![ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究[设计+开题+综述]](https://img.taocdn.com/s3/m/2427d9e371fe910ef12df8b4.png)
开题报告电气工程与自动化ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究一、选题的背景与意义：随着电子信息产业的迅猛发展，透明导电薄膜材料被广泛应用于半导体集成电路、平面显示器、抗静电涂层等诸多领域，市场规模巨大。
1.透明导电薄膜的概述自然界中往往透明的物质不导电,如玻璃、水晶、水等，导电的或者说导电性好的物质往往又不透明,如金属材料、石墨等。
但是在许多场合恰恰需要某一种物体既导电又透明,例如液晶显示器、等离子体显示器等平板显示器和太阳能电池光电板中的电极材料就是需要既导电又透明的物质。
透明导电薄膜是薄膜材料科学中最重要的领域之一，它的基本特性是在可见光范围内，具有低电阻率，高透射率，也就是说，它是一种既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。
正是因为它优异的光电性能，它被广泛的应用在各种光电器件中，例如：平面液晶显示器（LCD），太阳能电池，节能视窗，汽车、飞机的挡风玻璃等。
自从1907年Badeker制作出CdO透明导电薄膜以后，人们先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等为基体的透明导电薄膜。
目前世界研究最多的是掺锡In2O3（简称ITO）透明导电薄膜，掺铝ZnO（简称AZO）透明导电薄膜。
同时，人们还开发了CdInO4、Cd2SnO4、Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。
2.SnO2基薄膜SnO2（Tin oxide，简称TO）是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度Eg=3.6eV，n型半导体。
本征SnO2薄膜导电性很差，因而得到广泛应用的是掺杂的SnO2薄膜。
对于SnO2来说，五价元素的掺杂均能在禁带中形成浅施主能级，从而大大改善薄膜的导电性能。
目前应用最多、应用最广的是掺氟二氧化锡（SnO2:F，简称FTO）薄膜和掺锑二氧化锡（SnO2:Sb,简称ATO）薄膜。
SnO2:Sb薄膜中的Sb 通常以替代原子的形式替代Sn的位置。
掺杂Sb浓度不同，电阻率不同，最佳Sb浓度为0.4%-3%（mol）的范围对应电阻率为10-3Ω·cm，可见光透过率在80%-90%。
基于掺杂的透明导电氧化锡基薄膜电学性能研究
基于掺杂的透明导电氧化锡基薄膜电学性能研究史晓慧;许珂敬;西金涛;张迎迎;王永强【摘要】透明导电氧化锡基薄膜因其透明性和导电性两大基本特性而备受关注，但其导电性能仍需加强或改进。
类金属材料具有强的红外反射性能，为提高透明导电氧化锡基薄膜的红外反射性能，对薄膜的导电性能进行了研究。
氧化锡基薄膜因SnO2晶格中存在氧缺位或间隙离子而具有髙阻低导特性，可以通过适当的元素替代在其宽禁带内形成杂质能级而实现良好的导电性。
概述了氧化锡薄膜的掺杂机理，综述了不同掺杂方式下SnO2基透明导电膜的导电性情况，并对透明导电氧化锡基薄膜的发展前景进行了展望。
%Transparent conductive tin oxide-based films have attracted much attention for its transparency and electrical conductivity.However,its electrical conductivity need to be strength-enedor improved.Metalloid has strong infrared reflection properties.In order to improve the in-frared reflection properties of the transparent conductivetin oxide-based films,the conductivity properties of the films was studied.Tin oxide has high resistance and low conductivity properties because of the existence of absence of oxygen or interstitial ions.It can form impurity levels in its wide band gap and achieve conductivity via its proper element substitution.This paper summa-rized the doping mechanism and the effects of different doping ways on the electrical conductivity of the transparent conductive tin oxide films.And the development prospect of the chemical do-ping study of the transparent conductive tin oxide-based films is previewed.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(030)004【总页数】4页(P66-69)【关键词】透明导电薄膜;氧化锡基;电学性能;掺杂【作者】史晓慧;许珂敬;西金涛;张迎迎;王永强【作者单位】山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 255049;山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 255049;金晶集团有限公司，山东淄博255086;山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 255049;山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 255049【正文语种】中文【中图分类】TB34透明导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxide，简称TCO)的研究于近一个世纪以来长盛不衰.新型透明导电材料的不断出现是推动其蓬勃发展的源动力.1907年，Bakdeker[1]将溅射的镉进行热氧化首次制备出透明导电氧化镉薄膜.透明性与导电性这对矛盾的共存首次在Cd的氧化物中发现.这对功能膜材料的发展产生了重大的影响.自此，透明导电氧化物薄膜以其透明性和导电性两大基本特性而备受关注.目前，TCO薄膜主要有三大体系：SnO2基薄膜、In2O3基薄膜和ZnO基薄膜.因SnO2、In2O3和ZnO的直接禁带宽度分别约为3.67 eV[2-3]、3.65 eV、3.3 eV，故均为n型宽禁带半导体[4].In2O3基薄膜中以掺锡氧化铟(In2O3：Sn，ITO)导电性能最佳，它具有膜层牢固、硬度高、耐磨性高、刻蚀性良好等优点.但是ITO[5-6]化学稳定性差，被还原的金属In会导致透光性和导电性下降.此外，铟有毒，自然界中铟的含量稀缺，价格高，不适合市场的大量推广.因此，出现了ITO的替代品：AZO[7-8]，即掺铝氧化锌薄膜(ZnO：Al，AZO).AZO膜是ZnO基薄膜中导电性能最好且具有无毒、生产成本低、稳定性高，性价比优于ITO的薄膜，但在工业应用(诸如大面积成膜工艺、制绒、稳定性等)方面技术并不成熟.SnO2基薄膜导电性虽不及ITO，但因其原料充足，成本低，易刻蚀，光学性能[9]适宜，化学稳定性好，因而备受重视.SnO2的空间群为P42/mnm[10]，点群为D4h[11].理论上讲，纯正的SnO2薄膜不导电，即表现为高阻低导特性[12].但由于SnO2母体存在氧缺位(VO2+)[13]，在禁带内形成ED=-0.15 eV的施主能级，其直接光学带隙宽度对应光波波长为340 nm.因此，太阳光照射到SnO2基薄膜上后，紫外光粒子性强，会引起光电效应，使材料表面发生本征激发，薄膜表现为对紫外光的高吸收；而可见光光子能量小于3.67 eV，薄膜表现为对可见光高透射(85 %以上)；对于红外光，薄膜的载流子与红外波有共振效应，也就是说载流子浓度会影响红外光的反射，薄膜表现为对红外光强反射.实际中，SnO2中有自身的周期性势场，而存在破坏周期性势场作用因素主要有：杂质、缺陷、晶格热振动等.SnO2中存在氧缺位或间隙离子，而载流子浓度主要是由于缺陷结构[14]、掺杂效应[15]等使得在禁带中形成杂质能级(包括施主能级和受主能级)，从而影响其导电性.而对于“晶格热振动对其导电性的影响”，业内人士普遍认为可忽略[16].因此，为改善SnO2基薄膜的导电性能，通常通过掺杂来实现，如SnO2∶F，SnO2∶Sb分别通过F和Sb取代O和Sn产生电子施主，提高载流子浓度.原因是，施主(受主)能级上的电子跃迁到导带(价带)所需能量比从价带(导带)激发到导带(价带)所需能量小得多，加热或光照会使半导体发生热激发或光激发，很易激发到导带(价带)成为电子(空穴)载流子，从而增强导电性.但是，载流子浓度也不能太大，掺杂后施主能级与价带底(或受主能级与导带顶)的能级差要大于可见光光子能量(3.1 eV)，当可见光照射时不会引起本征激发.这样，TCO薄膜便可通过调整掺杂量来实现对带隙结构、载流子浓度和迁移率等的控制，从而使透明性和导电性达到统一.SnO2基母体即未掺杂的SnO2是宽禁带半导体，导电性很低，掺杂的过程相当于在其宽禁带中引入杂质能级，从而产生能量居中的半充满能带，减少能带间的能级差，使自由电子迁移阻力降低，导电性升高.这里需要强调的是，化学掺杂不仅是实现导电性的方式，其作为一种“探针”也是寻找导电机理的一种手段.最成熟的例子就是：掺氟氧化锡(SnO2∶F，FTO)透明导电薄膜就是在具有髙阻低导特性的SnO2中掺杂F元素得到的.对于新的透明导电氧化锡基薄膜实现光电统一的方法更加多样化：既可以在O位掺杂，也可以在Sn位掺杂；不但可以单元素掺杂，也可以实现共掺杂和复合掺杂等；除了化学掺杂引入额外载流子外，还可以改进原料或者通过物理压力或化学压力改变晶格内部如键角来改变晶格的微观结构，进而改变其性质；除此之外，按照化学掺杂、缺陷以及晶格热振动等实现导电性的理念，探索全新的TCO薄膜就需要找到合适的母体化合物.因此，探究晶格热振动对透明导电氧化物的影响，考虑非ZnO基、In2O3基、SnO2基等透明导电氧化物体系等均是探索新透明导电氧化物材料的几个很自然的思路.2.1 氧位掺杂氧位掺杂主要以卤素元素掺杂为主，以F为代表替代O原子掺杂SnO2，即SnO2-XFX，O2-离子被F-离子取代后，相当于引入额外的电子，中和了一部分空穴，在禁带中形成施主能级，使得Sn的表观价态下降，成为n型半导体.贾晓林等[17]以SnCl2·2H2O和NH4F为原料，热处理温度为400～600 ℃，采用溶胶凝胶法，制备了透光率为83 %以上，电阻率不大于6.88 × 10-3 Ω·cm的FTO透明导电薄膜.Yadav研究组[18]以同样的原料，采用喷雾热分解法制备的FTO薄膜的电阻率在此基础上下降了一个数量级，达到了3.91×10-4 Ω·cm，极大地提高了导电性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
开题报告电子信息科学与技术透明导电薄膜用Sb掺杂SnO2光电特性研究一、选题的背景与意义近年来，随着科技的进一步发展，太阳能电池，高分辨率，大尺寸平面显示器，节能红外反射膜等广泛应用，对透明导电膜的需求越来越大。
透明导电膜主要用于透明电极、屏幕显示、热反射镜、透明表面发热器、柔性发光器件、液晶显示器等领域。
这就要求透明导电膜不但要有好的导电性，还要有优良的可见光透光性。
根据材料的不同，透明导电膜可分为金属透明导电薄膜，氧化物透明导电膜、非氧化物透明导电薄膜及高分子透明导电薄膜。
当前，氧化物及其复合氧化物薄膜的研究十分引人关注。
本课题主要研究的是Sb掺杂SnO2（简称ATO）体系。
ATO主要成分的SnO2因其优良的光电性能而被广泛应用于透明导电、固态气体传感器及催化等领域。
在透明导电膜中，SnO2因其优异的光电性能已被广泛应用，二氧化锡膜是较早获得商业应用的透明导电材料之一，SnO2是透明n 型宽禁带半导体材料，其Eg＝3.6 eV（300 K），纯SnO2的电阻率通常较高，其载流子浓度由氧空位决定，在SnO2中掺入少量的Sb离子能大幅度降低SnO2的电阻率并保持良好的透光性。
而随着电子工业以及相关高新技术产业的高速发展，具有半导体特性金属氧化物导电粉末尤其是超细粉末（如掺杂锑的氧化锡）由于其独特的稳定性和广泛的应用领域而得到迅速发展。
ATO（锑掺杂的二氧化锡）是一类新型浅色透明导电粉，它利用锑掺杂取代锡形成缺陷固融体时形成的氧空位或电子作为载流电子导电的。
ATO可做优良隔热粉、导电粉使用。
其良好隔热性能，被广泛的应用于涂料、化纤、高分子膜等领域。
此外作为导电材料，在分散性、耐活性、热塑性、耐磨性、安全性有着其他导电材料无法比拟的优势。
被应用于光电显示器件、透明电极、太阳能电池、液晶显示、催化等方面。
目前制备ATO粉末的方法有多种，主要包括固相法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、金属醇盐水解法、化学共沉淀法、水热法、网络聚合法等等。
采用固相法时合成温度高，粉体掺杂不均匀，粒度大并且容易引入杂质，所制粉体的电阻高，达不到使用要求，因而在ATO纳米粉体的合成中很少采用。
采用溶胶一凝胶法由于要以金属有机醇盐为原料，因而成本比较高。
化学共沉淀法由于具备制备工艺简单、成本低、易于控制、合成周期短等优点，成为研究最多的制备方法。
但目前的化学共沉淀法不适合制备高性能的纳米ATO粉体。
结合本课题的研究特点，故采用水热法进行制备。
纯净的SnO2不导电，在SnO2中掺杂锑之后才具有半导性。
因为掺杂物锑是可变价氧化物，氧化气氛下，Sb3+可能被氧化成Sb5+。
系统中同时存在有Sb3+和Sb5+，由于Sn4+离子半径为0.074nm，Sb3+离子半径为0.076nm，Sb5+离子半径为0.060nm，可见Sb3+与Sb5+离子半径与Sn4+接近，可进入SnO2晶格取代Sn4+的位置。
根据掺杂理论，不等价取代时，为了维护电中性，可以通过两种方式进行补偿：一种是通过导电电子补偿(电子补偿)，一种是通过金属离子缺位进行补偿(缺位补偿)。
电子补偿生成导电或半导电材料，缺位补偿则可能形成绝缘材料。
因此，ATO具有半导性。
对于ATO而言，Sb掺杂量的不同直接影响到透明导电膜的导电性以及透明度。
从目前的研究成果看，过多或过少的Sb离子都不利于SnO2薄膜的导电。
在掺杂量为1％时存在一个最低值。
锑的掺杂量在5％之前对膜的透明度没有太大的影响，当超过5％时候，薄膜的透明度迅速下降。
当前对ATO薄膜的研究有以下4个方面:1、晶体结构,其中包括了X射线衍射分析以及扫描电镜分析。
2、X射线电子能谱分析，主要是ATO样品的XPS分析。
3、电学性能，采用的是四探针仪器进行研究。
4、光学性能，包含了紫外-可见-近红外光谱和红外热反射特性以及膜厚分析。
本课题将在原有基础进一步展开对ATO的研究。
二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：1. 基本内容本课题目的旨在对ATO的光电特性研究，故首先需要完成有关SnO2纳米粉体的制备，目前制备SnO2纳米粉体的方法有化学沉淀法，水热法，微乳液法，溶胶-凝胶法等，本课题主要采用水热法进行制备，再通过对反应条件的控制制备不同Sb掺杂量的SnO2纳米粉体。
通过对Sb/SnO2的性能表征包括其微观结构表面化学特性及光电性能，系统地了解和对比不同Sb/SnO2的化学性能。
2. 拟解决的主要问题1）控制Sb的掺杂量，选择性的制备相应的SnO2纳米粉体；2）分析Sb/SnO2的微观结构；3）分析掺杂元素Sb在SnO2纳米产物的表面化学特性；4）分析Sb/SnO2的光电特性；5）探索用湿化学方法制备的不同Sb掺杂量的SnO2在透明导电薄膜中的应用三、研究的方法与技术路线：1．水热法制备由于水热反应是在相对高的温度和压力下进行，所以有可能实现常规条件下难以进行的反应，此外，改变反应条件有可能得到不同粒径的纳米微粒，并且反应查无无需经过烧结而直接为晶态，因此可以减少在焙烧过程中难以避免的团聚现象，制备的粒子粒度均匀，形状规则，故本课题主要采用水热法进行制备。
下图是制备Sb/SnO2的一般过程2．材料特性表征SEM（扫描电子显微镜），TEM（透射电子显微镜）：对Sb/SnO2形貌与结构进行分析；XPS（X射线光电子能谱分析）：对掺杂元素Sb在Sb/SnO2中的化学特性进行分析；XRD（X射线衍射）：对Sb/SnO2晶体结构进行分析；UV-Vis（紫外可见分光光度计），四探针法：对Sb/SnO2光电学特性进行分析；四、研究的总体安排与进度：2010年11月底—2010年12月下旬：查阅相关资料，翻译文献，完成开题报告，进行实验的初步工作；2010年12月底—2011年1月中旬：利用水热法制备不同锑掺杂量的SnO2纳米粉体；2011年2月中旬—2011年3月初：研究掺杂量、pH值、反应条件等对SnO2纳米粒子结晶状态、形貌和性能的影响；2011年3月中旬—2011年4月初：分析掺杂元素锑在SnO2纳米产物中的表面化学特性，利用分散液制备Sb/SnO2薄膜，研究其光学和电学特性；2011年4月中旬—2011年5月底：论文撰写以及修改论文撰写。
五、主要参考文献：[1] 郭玉忠, 王剑华, 黄瑞安, 王贵青. 掺杂SnO2透明导电薄膜电学及光学性能研究[J]. 无机材料学报, 2002, 17 (1): 131-138.[2] 史金涛, 赵高凌, 杜丕一, 韩高荣. 溶胶凝胶法制备SnO2:Sb膜的光学电学性能[J]. 太阳能学报, 2003, 24 (1): 5-9.[3] 陈甲林, 赵青南, 张君. 射频磁控溅射法制备SnO2:Sb透明导电薄膜的光电性能研究[J].液晶与显示, 2005, 20 (5): 406-411.[4] 朱小平, 于长凤, 凌青, 张脉官, 戴静. 制备工艺对SnO2:Sb透明导电膜性能的影响[J].中国陶瓷工业, 2006, 13 (5): 1-5.[5] 陈洪, 杨珺, 杨贤镛. Sn N O2掺Sb薄膜导电机理[J]. 科技咨询导报, 2007, 15: 41.[6] 吴春春, 杨辉, 陆文伟. Sol-gel法制备ATO透明导电薄膜[J]. 电子元件与材料, 2005, 24(3): 44-46.[7] 马瑾, 刘晓梅, 张士勇, 郝晓涛, 马洪磊. 低温磁控溅射SnO2:Sb透明导电膜的结构与导电性能[J]. 太阳能学报, 2004, 25 (2): 148-151.[8] 张聚宝, 侯春, 翁文剑, 程逵, 沈鸽, 汪建勋, 韩高荣. 喷雾热解法制备SnO2:Sb透明导电薄膜[J]. 硅酸盐学报, 2003, 31 (11): 1063-1068.[9] 郭锐, 张华利. 溶胶凝胶法制备Sb掺杂SnO2透明导电膜的结构与性能研究[J]. 科学技术与工程, 2007, 7 (3): 360-363.[10] 郑仕远, 陈健, 潘伟. 湿化学方法合成及应用[J]. 材料导报, 2000, 14 (9): 25-31.[11] Lili Li, Liming Mao, Xuechen Duan. Solvothermal synthesis and characterization of Sb-dopedSnO2 nanoparticles used as transparent conductive films [J]. Materials Research Bulletin, 2006, 41: 541-546.[12] B. Thangaraju. Structural and electrical studies on highly conducting spray deposited fluorineand antimony doped SnO2 thin films from SnCl2 precursor [J]. Thin Solid Films, 2002, 402: 71-78.[13] YAN Junfeng，ZHANG Zhiyong，DENG Zhouhu ZHAO Wu，WANG Xuewen.Influence ofdoped Sb, In, P on Transparent and Conducting Characteristics of Thin Film of SnO2 [J]. Acta Photonica Sinica, 2007, 36: 116-119.毕业设计文献综述电子信息科学与技术ATO透明导电薄膜的制备及光电特性研究现状综述摘要：本文主要介绍了ATO薄膜的应用背景、研究现状、存在问题以及将来的发展趋势，概括了ATO薄膜现有的制备方法和研究成果，特别是ATO的制备工艺条件对薄膜的紫外—可见光透过率以及电阻率的影响，并大胆猜测了将来ATO发展的方向以及技术的变革。
关键词：ATO，透明导电膜，掺杂量的影响一．课题研究背景及意义近年来，随着科技的进一步发展，太阳能电池，高分辨率，大尺寸平面显示器，节能红外反射膜等广泛应用，对透明导电膜的需求越来越大。
透明导电膜主要用于透明电极、屏幕显示、热反射镜、透明表面发热器、柔性发光器件、液晶显示器等领域。
这就要求透明导电膜不但要有好的导电性，还要有优良的可见光透光性。
根据材料的不同，透明导电膜可分为金属透明导电薄膜，氧化物透明导电膜、非氧化物透明导电薄膜及高分子透明导电薄膜。
当前，氧化物及其复合氧化物薄膜的研究十分引人关注。
本课题主要研究的是Sb掺杂SnO2（简称ATO）体系。
在氧化物透明导电膜中SnO2因其优良的光电性能而被广泛应用于透明导电、固态气体传感器及催化等领域，成为较早获得商业应用的透明导电材料之一。