SnO_2薄膜的MOCVD技术及其光电性质

引言SnO_2是一种宽半导体带隙材料(Eg～3.5eV),对Ⅲ,Ⅴ族元素掺杂有效。在可见光波段的透明度高(折射系数 n～1.9),在室温下对酸和碱的抗腐蚀能力强,可用于制做光电极、电阻器、透明加热元件、透明抗反射镀层以及多种器件的环境保护。采用 MOCVD 技术生长 SnO_2薄膜,是七十年代初开始的。最早是 Aoki 和 Sasahur-a 及 Muto 和 Furuuchi,用二甲基氯化锡为物质源(MO)进行化学气相沉积(CVD)制备 SnO_2 薄膜。后来人们采用了四甲基锡 Sn(CH_3)_4为制备薄膜的物质     

喷涂热分解法制备SnO_2·F薄膜及其光电性能研究

以SnC l4.5H2O和NH4F为原料,用喷涂热分解法在石英玻璃上制备SnO2.F薄膜。采用X光电子能谱分析仪(XPS)和X光衍射仪(XRD)分别表征SnO2.F薄膜的成分和晶体结构,研究了F-的掺杂量和热处理对薄膜方块电阻、可见光区透射率和红外光区反射率的影响。实验结果表明,用本次实验的配方,衬底温度TS大致450℃,喷涂时间为15s时,薄膜的方块电阻R□为0.2~4kΩ/□,可见光透过率达T≈80%和红外光反射率R≈80%以上。样品在O2及N2气氛中进行一定温度范围的退火处理后,其电阻率上升。     

SnO_2薄膜的物理特性

采用化学蒸淀法,当淀积温度为300—500℃时,SnO_2薄膜的膜电阻可低达35—45Ω/□,可见光光谱透过率可大于85%.这种薄膜的电学与光学特性,与其结晶状况有着密切的对应性,膜的结晶程度越高,其导电性越强,随着晶粒的细化,其可见光透过率则会显著地提高.     

SnO_2薄膜的形貌及其电特性分析

我们用ＰＥＣＶＤ方法制备出ＳｎＯ_２薄膜，透射电镜ＴＥＭ分析表明沉积温度由高到低时，ＳｎＯ_２膜从多晶态转变为非晶态，并且其电阻率随之增加；沉积时氧气流量增加时，ＳｎＯ_２的电阻率增加。     

SnO_2薄膜的化学气相淀积 Ⅰ.SnO_2薄膜的制备过程动力学

利用化学气相淀积方法,在载玻片上淀积二氧化锡薄膜,研究了过程的动力学特征,考察了不同操作参数对淀积速率的影响。建立了淀积速率与反应气体分压的关系式,并初步提出了淀积过程的反应原理。     

PCVD制备SnO_2:Sb薄膜及其电学性能分析

讨论了管式等离子体化学气相沉积制备SnO_2:Sb掺杂透明导电膜的电学性能与沉积温度,进氧量和沉积时间的依存性.在进氧量为3L/min、沉积温度500℃、沉积时间30min的条件下制得了电阻为17Ω/□的SnO_2:Sb薄膜.并利用电镜显微形貌观察到在500℃时,制得的薄膜晶粒细微密集,致密度高.还测定了薄膜的温阻特性,结果表明该膜具有负温阻特性.     

氧化铟锡薄膜材料制备及其光电特性研究

采用溶胶-凝胶旋转涂膜法,以InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O为前驱物在玻璃基片上制备了氧化铟锡(ITO)薄膜材料,研究掺锡浓度、涂膜层数、热处理温度和热处理时间等工艺条件对ITO薄膜光电特性的影响.实验结果表明,ITO薄膜的方块电阻和可见光透射率都与掺锡浓度、涂膜层数、热处理温度和时间等因素有关,最佳参数为锡掺杂量12wt%,热处理温度和时间分别为450℃和1h,薄膜层数为6层.最佳ITO薄膜的方块电阻为185Ω/□,可见光平均透射率为91.25%.     

TiO_2纳米管薄膜的制备及其光电性能研究

将水热法制备的TiO2纳米管在600℃下焙烧,用焙烧产物制备染料敏化太阳能电池中的薄膜电极,同时与未焙烧的TiO2纳米管制备的薄膜电极进行光电性能比较。结果表明,600℃焙烧纳米管产物制备的薄膜电极短路电流和开路电压分别达到17.45mA/cm2和0.60V,光电转化效率提高到5.65%,高于未焙烧的TiO2纳米管制备的薄膜电极相应值,且机械性能良好,不易剥落。     

电子密度对PCVD制备SnO_2导电薄膜的影响

利用双探针测得了管式射频等离子体反应器内电子密度的轴向和角向分布,并制得了SnO_2透明导电薄膜.实验表明,薄膜的沉积速率、电学性能及结晶形态受等离子体电子密度的影响较大.在电子密度高的地方,薄膜沉积速率快,薄膜电阻低,其薄膜的晶粒也均匀细微密集.     

真空蒸发法制备CdTe薄膜的光电特性

真空蒸发技术制备的 Cd Te薄膜在可见光范围内的透射率很低 ,而且受材料配比和掺杂等因素的影响 .通过 Cd Te薄膜的透射光谱可计算出其吸收系数和光带隙 ,实验发现 ,掺In会使 Cd Te薄膜的光带隙变宽 .在电学特性上 ,Cd Te薄膜根据制备工艺的不同表现出 n型和 p型两种导电类型 ,本文主要研究了材料配比、掺 In及热处理对导电类型的影响 .另外掺杂及热处理会使 Cd Te薄膜电阻率下降达 2个数量级     

锶掺杂TiO2薄膜电极的制备及其光电性能

采用水热法制备了不同Sr²⁺掺杂量的TiO₂胶体溶液,并以FTO玻璃为基底制备了Sr²⁺掺杂TiO₂薄膜电极。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对Sr²⁺掺杂TiO₂进行表征与分析。结果表明Sr²⁺掺杂抑制了部分锐钛矿型TiO₂ 向金红石型的转变及促进晶粒尺寸的减小,薄膜表面为三维多孔结构,Sr²⁺有效地掺杂到了TiO₂晶格中。薄膜电极的电流密度-电压测试表明,Sr²⁺掺杂有效提高了TiO₂薄膜电子的光电转换效率,其中1% Sr²⁺掺杂量薄膜的转换效率相对于未掺杂的TiO₂薄膜提高了11.5%。     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电特性研究

以InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O为主要原料,采用溶胶一凝胶法和旋转涂膜工艺,在玻璃基片上制备掺锡氧化铟透明导电薄膜(ITO).用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同掺Sn量、不同热处理温度和热处理时间对薄膜光学和电学性能的影响.实验结果表明,最佳工艺条件为掺Sn量11%,热处理温度480℃,热处理时间60min.在最佳工艺条件下制备的ITO薄膜可见光透过率达82%以上,薄膜的方块阻为390Ω/□.     

纳米SnO_2薄膜的制备、结构和性能研究

在真空度为 1 3 3 .3μPa时 ,用真空气相沉积方法在玻璃衬底上沉积 Sn O2 薄膜 .通过XRD、SEM等测试分析 ,研究了杂质掺杂及热处理前后的 Sn O2 薄膜的结构、晶粒尺寸、电学特性以及不同工艺条件对薄膜性能的影响 .结果表明 ,掺 Bi有效地抑制了晶粒生长 ,提高了薄膜的稳定性 .掺 Bi后 ,薄膜的电学特性增强 ,而掺 In、Cd则影响不大 .     

低温ITO薄膜制备及光电特性的研究

采用直流磁控溅射ITO陶瓷靶的低温工艺,在柔性基片上镀制ITO薄膜,研究了氧氩体积流量比、溅射气压、溅射速率等工艺条件对ITO薄膜光电性能的影响,并得到了可见光透过率大于80%,电阻率小于3.0×10-4Ω.cm的ITO薄膜.     

ZnIn2S4薄膜喷雾热分解制备及其光电化学性质

以ZnCl2、InCl3·4H2O和(NH2)2CS为原料,采用喷雾热分解方法在ITO玻璃上制备了高质量的ZnIn2S4薄膜,使用X射线衍射仪、扫描电镜和分光光度计对制备的薄膜进行了结构、形貌和光学性质的表征,利用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对制备的立方相ZnIn2S4进行了能带结构计算,并采用锁相放大技术研究了ZnIn2S4电极的光电流作用谱图.结果表明:使用喷雾热分解方法能够制备结晶完好、无针孔的ZnIn2S4薄膜,制得的薄膜呈立方相,在可见光区(λ＞420nm)有很好的光吸收;薄膜为间接带隙半导体,价带最高轨道由S3p In5p构成,导带最低轨道由S3p In5s轨道构成,作为光电极使用可有很好的光电化学响应,在0.1 mol/L Na2SO3和0.1mol/L Na2S的混合电解质溶液中,0.3 V电极电势下400 nm处的光电转换效率(IPCE)达到了30%以上.     

MPCVD 法工艺特性对 SnO_2 薄膜导电性的影响

研究了磁等离子体化学气相沉积的不同工艺条件对ＳｎＯ２薄膜导电性的影响．实验结果表明,外加适当位形、大小的纵向磁镜场,可使等离子体化学气相沉积技术中制备ＳｎＯ２薄膜所需的氧气流量降低,沉积时间缩短,且制得的薄膜电阻大大降低,轴向分布均匀性明显增强．对以上结果进行了分析和讨论．     

溶胶乳化法制备纳米SnO_2的晶化及其颗粒特性

采用改进的溶胶乳化法制备了纳米ＳｎＯ２粉末．由Ｘ射线衍射实验测定了纳米ＳｎＯ２粉体的晶化动力学．并采用穆斯堡尔谱技术研究了它的超精细场参数与颗粒精细结构．随着处理温度升高，无论晶化长大或超精细场参数均分二个阶段发生变化．当热处理温度低于５００℃时，ＳｎＯ２粉末的平均晶粒尺寸小于１５ｎｍ．纳米ＳｎＯ２颗粒由近似非晶态的表面相与晶态的体相构成．表面相分数可高达８０％，其四极分裂参数比体相小．     

SnO_2薄膜的化学气相淀积 Ⅱ.SnO_2薄膜的结构和气敏性能

研究了用化学气相淀积方法制备的SnO_2薄膜的组成。晶体结构和气敏性能。发现薄膜为多晶结构,在薄膜生长过程中,(200)、(110)晶面择优生长;薄膜对H_2的气敏灵敏度随温度的升高而增加,并存在一合适的工作温度范围:100～250℃。     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.