二氧化钒薄膜的制备及性能表征

2011年3月15日第34卷第6期

现代电子技术

M odern Electro nics T echnique

M ar.2011V ol.34N o.6

二氧化钒薄膜的制备及性能表征

赵 萍1,李立珺1,张 洋2

(1.西安邮电学院电子工程学院,陕西西安 710121; 2.香港科技大学工学院,香港九龙)

摘 要:通过激光脉冲沉积法,分别在C sapphir e 和R sapphir e 衬底上制备了单相二氧化钒(VO 2)薄膜。用X 射线衍射法表征了不同实验条件下制备的二氧化钒薄膜的结构性质,分析表明在600 ,10-2to rr 的氧气分压下,生长15min 可得到单相的二氧化钒(V O 2)薄膜;重点研究了激光能量对薄膜电学性质的影响,实验结果表明激光能量在500~600M J 时制备的二氧化钒薄膜具有最好的电学性质。

关键词:脉冲激光沉积;二氧化钒;薄膜;X 射线衍射;电学性质

中图分类号:T N919 34;O 782+;O722+.4;O792 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(2011)06 0148 03

Synthesis and Characterization of VO 2Thin Films

ZH A O P ing 1,L I L i jun 1,ZH A N G Y ang 2

(1.Schoo l o f Elec t roni c Engineering,Xi an University of Post s and T eleco mmuni cat i o ns,Xi an 710121,China;

2.Scho ol o f Eng ineering ,H o ng kong U niv ersity o f Scie nce and T echnolo gy )

Abstract :Single phase VO 2thin films w ere sy nthesized v ia pulsed laser deposition met ho d o n C sapphir e and R sapphire substrates.T he st ruct ur e pro per ties o f V O 2thin films under differ ent experimental conditio ns wer e characterized by X r ay dif fr action.T he results sho w that single phase V O 2thin film can be pr epar ed in 15minut es,at 600 ,10-2t orr pr essure of o x y gen.T he laser energ y impacts on electr ical propert ies of VO 2thin films are discussed.Experimental r esult s sho w that the VO 2thin films pr epar ed at the laser energ y of 500~600M J has the best elect rical pr operties.

Keywords :pulsed laser deposition;V O 2;thin f ilms;XRD;electrical pro pert ies

收稿日期:2010 12 09

基金项目:国家自然科学基金资助项目(60976020);陕西省教

育厅资助项目(112Z051)

20世纪50年代末,F.J.M orin 发现二氧化钒(VO 2)

在341K(68 )存在半导体到金属的相变转换,称为SMT(Semiconductor Metal Transition )。从那时起,人们对VO 2的金属 半导体相变以及与这些相变伴随的光学和电学性质上的突然变化很感兴趣。在所有不同类型的钒氧化物中,VO 2因其相变温度接近室温而被研究得最多[1 3]。随着温度的升高,在68 时,二氧化钒由低温半导体相转变成高温金属相,材料的结构性能同时可在瞬间突变,晶体结构由低温单斜结构向高温金红石结构转变,电阻率发生几个数量级的变化,同时伴随着磁化率,折射率和透射率的可逆的变化。二氧化钒的相变性质使其具有广泛的应用前景,如太阳能控制材料、红外辐射测热计、热敏电阻、致热开关、可变反射镜、VO 2红外脉冲激光保护膜、晶体管电路和石英振荡器等稳定化的恒温槽、透明的导电材料、光盘材料、全息存储材料、电致变色显示材料、非线性和线性电阻材料等等。自20世纪90年代初期,美国Honeywell 公司研制成功一种利用二氧化钒薄膜作为热敏材料的新型红外器件后,对而氧化钒特性的研究己经日益引起人们广泛的兴趣。因此,对VO 2

的研究具有十分重要的意义。

随着工艺技术的发展,多种镀膜技术被用以制备VO 2薄膜,脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition,PLD)法与其他方法,如M OCVD,Sol gel 法

[4 7]

,反应

磁控溅射法[8 9]等相比,具有实验周期短,样品表面均匀,光电性能好的特点。本文采用PLD 法,在不同的氧气偏压、生长温度、衬底取向以及激光能量条件下,制备

了二氧化钒薄膜样品,并对其结构和电学性能做了表征,分析了二氧化钒薄膜的生长条件对其结构和电学性能的影响,对薄膜制备的最佳工艺做了深入研究。1 试 验

1.1 二氧化钒薄膜的制备

在此采用PLD 方法制备二氧化钒薄膜。其具体过程如下:首先将10g 二氧化钒粉末(分析纯)均匀混合,加入10m L 甲醇,制成悬浮液,在80 恒温下放置30min 后取出,研磨成粉末,然后置于加压机内加压,得到二氧化钒靶材,将所制得的靶材放入高温炉内,在1000 的氩气气氛中退火4h,制得实验用靶材。

将制得的靶材固定在PLD 仪器中,采用C sap phire(氧化铝)和R sapphire(氧化铝)作为基底,以不同的激光能量,在10-2

tor r 氧气分压,600 温度下,轰击

15min 生长薄膜。其具体生长条件见表1。

表1 二氧化钒薄膜生长条件表

R Sapphire

C Sapphire 氧气分压/torr 10-210-2温度/ 600600生长时间/min 1515激光能量/M J

270/350/560

270/350/560

1.2 样品的性能及表征

样品物相和结构分析采用Rig aku X 射线衍射仪检测;样品的电学性能采用四探针电阻测量法表征,测量了25~90 范围内,薄膜的电阻随温度变化的情况。2 结果与讨论2.1 薄膜结构表征

利用Rig aku X 射线衍射仪[10],可根据接收器中X 光的强度和角度来计算薄膜中相应化合物的量,以及整个薄膜成分的均一性。考虑到有可能有其他氧化钒的相形成造成影响,从而对比标准二氧化钒的标准检索卡片(JCPDF:72 0514)可以获得晶格常数改变的信息。R sapphir e 衬底上二氧化钒样品的X 射线衍射图如图1所示,对于峰的强度,由于形成薄膜的厚度仅200nm 左右,所以衬底峰的强度将大大强于V O 2薄膜的强度。图1中可以看出,几个较强的峰为R sapphire 衬底(012)、(024)、(036)方向的衍射峰,VO 2薄膜(200)方向的衍射峰也比较明显,此外没有其他杂质峰存在,说明我们成功的制备了二氧化钒单晶薄膜。随着激光能量的增强,VO 2薄膜的衍射峰明显增强,即薄膜

的结晶性明显增强。

图1 R sapphire 衬底上二氧化钒样品的X 射线衍射图

C sapphire 衬底上二氧化钒样品的X 射线衍射图如图2所示。图2中几个较强的峰为C sapphire 衬底(006)和(0012)方向的衍射峰,以及VO 2薄膜(002)(004)方向的衍射峰,30 附近有一较弱的峰,这是由于

测量电学性质所用的金属残留在表面引起的干扰。此

外没有其他杂质峰存在,说明制备的二氧化钒薄膜结晶性好,纯净度高。同R sapphire 衬底上的薄膜样品一样,随着激光能量的增强,VO 2薄膜的衍射峰明显增强。该结果可以说明,激光能量对薄膜的生长有影响,经实验证实,激光能量在500~600M J 之间对薄膜的生长最为有利。

图2 C sapphire 衬底上二氧化钒样品的X 射线衍射图

2.2 电学性能

二氧化钒是重要的相变材料,在68 时,二氧化钒由低温半导体相转变成高温金属相,其电阻值必然发生明显变化。使用四探针电阻测量系统研究了所制样品的薄膜电阻,测试过程中,将样品放置在真空室当中,4根探针位于样品中央,环境温度从室温连续升温到380K,然后降至室温,温度每变化1 ,记录相应的电阻值。分别测试了2种衬底上不同激光能量下制备的薄膜样品,发现两组衬底中,电阻转变的数量级最大,相变时间最短的样品均是在560MJ 的激光能量下制得的,这一现象可以说明,560MJ 的激光能量下制备的二氧化钒薄膜具有最好的电学性质。R sapphire 衬底上二氧化钒薄膜样品的电阻随温度变化的曲线图如图3所示。室温下,样品的电阻在106量级,呈半导体性质,随着温度的升高有所下降,在335K 附近急剧下降,360K 时降至几个欧姆,呈明显的金属性。从相应的微分曲线(图3(b))中可以看出,升温(黑色)过程中的相变温度在336K,降温(灰色)过程中,该相变温度出现滞后,样品的电阻在332K 时才发生明显变化。图4显示了C sapphire 衬底上二氧化钒薄膜样品的电阻随温度变化的曲线图。同样的,室温下,样品的电阻在105量级,呈半导体性质,随着温度的升高

有所下降,在340K 附近开始急剧下降,350K 时降至几个欧姆,呈明显的金属性。从相应的微分曲线(图4(b))中可以看出,升温时相变温度在345K 附近,降温时的相变温度滞后至339K 。

无论在R sapphire 还是C sapphire 衬底中,在335K 附近均得到了电阻显著变化的曲线,并且由微分图可以清楚的看出相变的温度和滞后时间。分析以上

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第6期

赵 萍等:二氧化钒薄膜的制备及性能表征

所得到的结果,不难得到,利用PLD 制备二氧化钒薄膜有结论为:激光能量对薄膜的生长有重要影响,经实验证实,激光能量在500~600MJ 之间对薄膜的生长最为有利;衬底的选择对VO 2薄膜的电学性质也有一定影响,以R sapphire 为衬底的样品电阻变化了5个数量级,而以C sapphire 为衬底的样品电阻则变化了约4个数量级;对XRD 衍射结果观察可知,在560MJ 生长的薄膜质量最好,并且在全部条件下我们均得到了单相的二氧化钒(VO 2),后续研究应当考虑降低掺杂以及调整氧气分压的功率等参数,

以期达到最好的生长条件。

图3 R sapphir e 衬底上样品的电阻随温度变化的曲线图

3 结 语

本实验通过PLD 方法,在10-2

torr 的氧气分压下,600 生长15min 成功制备了单相的二氧化钒(V O 2)薄膜。XRD 分析表明,在600 ,10-2to rr 的氧气分压下,生长15min 可得到单相的VO 2薄膜;对不同条件下生长的样品进行表征和比对后发现,激光能量能够直接影响薄膜的性质,一般激光能量在500~600M J 之间时制备的薄膜的电学性质最好。实验证明利用PLD 方法能够生长出具有优良性能的V O 2薄膜,进一步提高薄膜的性能,探寻薄膜的最佳生长条件,可以从细化掺杂情况和改变PLD

中的氧气分压入手。

图4 C sapphir e 衬底上样品的电阻随温度变化的曲线图

参 考 文 献

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作者简介:赵 萍 女,1962年出生,山西运城人,高级工程师。主要从事微电子学与固体电子学专业的研究。

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现代电子技术

2011年第34卷

薄膜制备及表征

1.薄膜制备技术代表性的制备方法 物理气相沉积法(PVD)（粒子束溅射沉积、磁控溅射沉积、真空蒸镀）：表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 化学气相沉积法(CVD)：气相沉积过程中沉积粒子来源于化合物的气相分解反应，因此称为化学气相沉积法 2.薄膜的表征技术 2.1 薄膜厚度：几何厚度、光学厚度、质量厚度 几何厚度：等厚干涉条纹法、等色干涉条纹法 2.2 结构表征 （1）薄膜的宏观形貌，包括薄膜尺寸、形状、厚度、均匀性等； （2）薄膜的微观形貌，如晶粒及物相的尺寸大小和分布、孔洞和裂纹、界面扩散层及薄膜织构等； （3）薄膜的显微组织，包括晶粒内的缺陷、晶界及外延界面的完整性、位错组态等。 扫描电子显微镜Scanning Electronic Microscope (SEM)： 透射电子显微镜Transmission Electronic Microscope X射线衍射方法 低能电子衍射（LEED）和反射式高能电子衍射（RHEED） 扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope-STM） 原子力显微镜（AFM） 2.3 成分表征 原子内的电子激发及相应的能量过程 X射线能量色散谱（EDX） 俄歇电子能谱（AES） X射线光电子能谱（XPS） 卢瑟福背散射技术（RBS） 二次离子质谱（SIMS） 3. 各种特种薄膜的应用 金刚石薄膜：高硬度、高耐磨性使得金刚石薄膜成为极佳的工具材料；金刚石具有极高的热导率，这使得金刚石成为极好的高功率光电子元件的散热器件材料；金刚石在从紫外到远红外的很宽的波长范围内具有很高的光谱透过性能以及极高的硬度、强度、热导率以及极低的线膨胀系数和良好的化学稳定性，这些优异性质的综合使得金刚石薄膜成为可以在恶劣环境中使用的极好的光学窗口材料。 硬质涂层：按其材料类别被细分为陶瓷以及金属间化合物两类 热防护涂层：热防护涂层通常是由一层金属涂层和一层氧化物热防护层组成的复合涂层防腐涂层:陶瓷材料涂层、高分子材料涂层、阳极防护性涂层

F掺杂二氧化锡导电薄膜的制备及机理研究(DOC)

摘要 本文以SnCl2·2H2O、NH4F为原料，采用溶胶-凝胶法制备FTO透明导电薄膜。通过对薄膜制备的各种工艺参数包括FTO溶胶的配制、基体的处理、涂层厚度、热处理等的实验分析，利用太阳膜透过率测量仪、测试电阻等手段，以光电性能为测试内容，综合探讨了F掺杂浓度、热处理温度、薄膜厚度对薄膜的光电性能的影响。 实验得出FTO溶胶的配置方案为：SnO2的浓度为0.4 mol/L，H2O /SnCl2·2H2O=4 (mol ratio)，pH=2-3，F：Sn (mol%)=5 %。 在FTO薄膜中，适量的F掺杂会显著提高薄膜的导电性，并且透光率良好；随着热处理温度的提高，薄膜的导电性略微提高，透光率提高；薄膜厚度的增加使其导电性提高，但透光率有所下降。 最终得出：F掺杂浓度为5 mol%，热处理温度为500 ℃，薄膜厚度为3层时，FTO薄膜的光电性能最优，其平均透光率可达81.5 %，每厘米间电阻为978 。 关键词：溶胶-凝胶；FTO；SnO2；透明导电薄膜；F掺杂

Abstract In this paper, FTO composite transparent conductive films were prepared by sol-gel method. The raw materials are SnCl2·2H2O and NH4F. The various parameters of film preparation were studied, including the configuration of FTO sol, matrix processing, coating thickness, heat treatment temperature, etc. According to optical performance test, the effect of F doping concentration, heat treatment temperature and film thickness on the surface morphology and optical properties were studied by solar film transmittance measurement instrument and multimeter. The optimal configuration of SnO2sol: sol concentration 0.4 mo1/L, H2O /SnCl2·2H2O=4 (mol ratio), pH=2-3; For FTO film, the appropriate amount of F doping can significantly improve the film conductivity and transmittance. As the increase of heat treatment temperature, the film conductivity and transmittance increase. As the increase of film thickness, the film conductivity increased, but the transmittance decreased. When the F doping concentration is 5mol%, heat treatment temperature at 500 ℃, and film thickness is 3, the FTO film has the best optical properties, the average light transmission rate is up to 81.5 %, and resistance is 978 per centimeter. Key words: sol-gel; FTO; SnO2; transparent conductive film; F doping

蓬勃发展中的磁性薄膜材料模板

蓬勃发展中的磁性薄膜材料 1前言 随着电子系统向高集成度、高复杂性、轻小、高性能、多功能与高频方向发展，要求在更小的基片上集成更多的元器件。研制小型化、薄膜化的元器件，以减小系统的整体体积和重量，无疑是适应这一要求的一条实际可行的途径。因此，对在电子设备中占据较大体积和重量的磁性器件，如电感器、变压器的小型化、高频化也相应提出了很高的要求。在这种背景下，国际上对于采用磁性薄膜做成的微磁器件的研究以及与半导体器件成为一体的磁性集成电路(IC)的研究十分活跃。这些器件主要用于便携式信息通信设备，如移动电话等。在这些设备中，为保证其工作稳定性及经济性，电源部分的小型化和高效率化是很重要的。所以薄膜化的磁性器件最早是从各种电感器、滤波器、DC/DC变换器中的变压器等开始的。 以往用于磁性器件的NiFe合金、铁氧体等，不论是饱和磁通密Bs，还是磁导率μ的频率特性，远不能满足日益发展的新型电子设备的要求。例如为了防止滤波器、变压器的磁饱和，以及在信息存储中为使高密度记录用的高矫顽力介质充分磁化，要求材料的Bs在1.5T以上。另外，很多通信机用环形天线、电感器等，要求能在数百MHz到数GHz的频率范围工作。这些要求都是目前常用的磁性材料无法满足的。 磁性材料的薄膜化为满足上述要求提供了可能。如此，磁性材料的薄膜化是微磁器件的基础，也是将来实现磁性IC的前提之一。 2 磁性薄膜材料的基本特点与种类 2.1 常用薄膜材料的特点 众所周知，薄膜材料是典型的二维材料，具有许多与三维材料不同的特点。通过研究各种薄膜材料生成机理和加工方法，可以制备出有各种特殊功能的薄膜材料来，这也是薄膜功能材料近来成为研究的热点材料的原因。 由于尺寸小，薄膜材料中表面和界面所占的相对比例较大，与表面的有关性质极为突出，存在一系列与表面界面有关的物理效应： 1) 光干涉效应引起的选择性透射和反射； 2) 电子与表面碰撞发生非弹性散射，使电导率、霍耳系数、电流磁场效应等发生变化； 3) 因薄膜厚度比电子的平均自由程小得多，且与电子的德布罗意波长相近时，在膜的两个表面之间往返运动的电子就会发生干涉，与表面垂直运动相关的能量将取分立值，由此会对电子输运产生影响； 4) 在表面，原子周期性中断，产生的表面能级、表面态数目与表面原子数具有同一量级，对于半导体等载流子少的物质将产生较大影响； 5) 表面磁性原子的相邻原子数减少，引起表面原子磁矩增大； 6) 薄膜材料具有各向异性等等。 由于薄膜材料性能受制备过程的影响，在制备过程中多数处于非平衡状态，因而可以在很大范围内改变薄膜材料的成分、结构，不受平衡状态时限制，所以人们可以制备出许多块体难以实现的材料以获得新的性能。这是薄膜材料的重要特点，也是薄膜材料引人注目的重要原因。无论采用化学法还是物理法都可以得到设计的薄膜，例如： 1) 可以在很大范围内将几种材料掺杂在一起得到均匀膜，而不必考虑是否会形成均匀相，这样就能较自由地改变薄膜的性能。 2) 可以在纳米自清洁玻璃的镀膜过程中任意改变膜的厚度和其中的组分，增加或减少玻璃的某些性能。

TCO镀膜的心得

TCO镀膜心得 1、概述 TCO（transparent conducting oxide）玻璃，即所谓的透明导电氧化物镀膜玻璃。它主要是在玻璃表面镀上一层透明的导电氧化物薄膜（主要包括In、Sn、Zn和Cd），使玻璃具有良好的电学性能，用于太阳能电池和平板显示器。 2、市场分析 从现在市面上的导电玻璃来看，ITO（氧化铟锡-Indium Tin Oxide）导电玻璃仍然是平板显示器行业的主要玻璃电极产品。但随着近年来晶体硅价格的上涨推动了薄膜太阳能电池的发展，所以光伏用TCO 玻璃电极的市场需求也随之增加。 3、从LOW-E到TCO 从LOW-E膜到TCO导电膜，它们所采用的设备基本都是同一套，不同点在于镀TCO薄膜，需要增加供氧设备，在稀释空气流中注入一定的氧气，增加氧含量。从TCO薄膜的成分主要是二氧化锡来看，增加氧含量主要是保证锡能够充分氧化形成二氧化锡机构。TCO薄膜功能层原料还是单丁基三氯化锡（MBTC）、三氟乙酸、H2O，阻挡层原料为SiH4、CO2、C2H4。 4、TCO玻璃的主要技术参数 1）光谱透过率 显然，TCO玻璃主要用于太阳能发电，所以我们希望能够充分利用太阳光，这就要求TCO镀膜玻璃一定要保持相对较高的透过率。

这样便能吸收更多的太阳光，提高转化利用率。下表是TCO玻璃的太阳光透射比数据： 表1 TCO太阳光透射比 样品编号玻璃面1 玻璃面2 玻璃面3 波长（nm）实测值% 实测值% 实测值% 平均值% 350 37.397 41.501 41.587 40.162 400 53.708 57.429 57.626 56.254 450 60.462 64.351 64.08 62.964 500 67.518 70.327 70.131 69.325 550 70.166 72.086 72.053 71.435 600 73.615 75.442 75.647 74.901 650 72.813 74.706 74.095 73.871 700 72.601 73.203 73.398 73.067 750 73.521 74.375 74.204 74.033 800 70.777 72.592 71.491 71.620 850 67.207 68.677 67.694 67.859 900 65.063 65.86 65.322 65.415 950 64.122 64.772 64.272 64.389 1000 62.793 63.497 62.82 63.037 1050 60.777 61.688 60.849 61.105 1100 58.445 59.4 58.528 58.791 1150 55.985 56.987 56.034 56.335 1200 53.106 54.308 53.09 53.501 1250 49.637 51.093 49.592 50.107 1300 45.665 47.389 45.514 46.189 1350 41.097 42.948 40.807 41.617 1400 36.063 37.904 35.633 36.533 1450 30.965 32.712 30.532 31.403 1500 25.776 27.301 25.379 26.152 1550 20.792 22.047 20.521 21.120 1600 16.267 17.223 16.131 16.540 1650 12.747 13.455 12.694 12.965 1700 10.01 10.511 10.025 10.182 1750 7.88 8.217 7.903 8.000 1800 6.1 6.376 6.189 6.222 从表1中，我们看以得到TCO玻璃的高透射比只要集中在可见光光

氧化锡的制备工艺

SnO2具有更宽的带隙和更高的激子束缚能，SnO2体材料的密度为5.67g/cm，通常制备的SnO2薄膜密度大约为体材料密度的80～90%，熔点为1927摄氏度。SnO2及其掺杂薄膜具有高可见光透过率、高电导率、高稳定性、高硬度和极强的耐腐蚀性等性能。宽带隙半导体的纳米线具有巨大的纵横比，表现出奇特的电学和光学性能，使其在低压和短波长光电子器件方面具有潜在的应用前景。与传统SnO2相比,由于SnO2 纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面都会发生显著的变化。 二、纳米氧化锡的制备 1.固相法 1)高能机械球磨法 高能机械球磨法是利用球磨机的转动或振动,对原料进行强 烈的撞击、研磨和搅拌。 2)草酸锡盐热分解法 2.液相法 1)醇—水溶液法 2)溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法的基本原理是:金属醇盐或无机盐在有机介质 中经水解、缩聚,形成溶胶,溶胶聚合凝胶化得到凝胶,凝胶经 过加热或冷冻干燥及焙烧处理,除去其中的有机成分,即可得

到纳米尺度的无机材料超细颗粒。 3)微乳液法 微乳液法是将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中;然后这两种反应物在一定条件下通过物质交换彼此发生反应,借助超速离心,使纳米微粒与微乳液分离;再用有机溶剂清洗除去附着在表面的油和表面活性剂;最后在一定温度下干燥处理,即可得到纳米微粒的固体样品。 4)沉淀法 沉淀法分直接沉淀法和均匀沉淀法，直接沉淀法是制备超细氧化物广泛采用的一种方法,它是在含有金属离子的溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,除去阴离子,沉淀经热分解。均匀沉淀法是利用某一反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢均匀地释放出来。制得超细氧化物。 5)水热法 水热法制备超细微粉的技术始于1982年,它是指在高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应氧化物在水中的溶解度,氢氧化物溶入水中同时析出氧化物。 6)微波法 7)锡粒氧化法 3.气相法 1)等离子体法 等离子体法是在惰性气氛或反应性气氛下通过直流放电

水热法制备纳米二氧化锡微粉

专业：应用化学08届1班；姓名：第1组；同组人员：； 课程名称：无机合成化学实验 实验名称：水热法制备纳米SnO2微粉 实验日期：2011年4月19日 一．实验目的 纳米SnO2微粉的制备和表征。 二．实验原理 纳米SnO2具有很大的比表面积，是一种很好的气皿和湿皿材料。水热法制备纳米氧化物微粉有很多优点，如产物直接为晶体，无需经过焙烧净化过程，因而可以减少其它方法难以避免的颗粒团聚，同时粒度比较均匀，形态比较规则。因此，水热法是制备纳米氧化物微粉的好方法之一。 水热法是指在温度不超过100℃和相应压力（高于常压）条件下利用水溶液（广义地说，溶剂介质不一定是水）中物质间的化学反应合成化合物的方法。 水热合成方法的主要特点有：（1）水热条件下，由于反应物和溶剂活性的提高，有利于某些特殊中间态及特殊物相的形成，因此可能合成具有某些特殊结构的新化合物；（2）水热条件下有利于某些晶体的生长，获得纯度高、取向规则、形态完美、非平衡态缺陷尽可能少的晶体材料；（3）产物粒度较易于控制，分布集中，采用适当措施尽可能减少团聚；（4）通过改变水热反应条件，可能形成具有不同晶体结构和晶体形态的产物，也有利于低价、中间价态与特殊价态化合物的生成。基于以上特点，水热合成在材料领域已有广泛应用。水热合成化学也日益受到化学与材料科学界的重视。本实验以水热法制备纳米SnO2微粉为例，介绍水热反应的基本原理，研究不同水热反应条件对产物微晶形成、晶粒大小及形态的影响。 水热反应制备纳米晶体SnO2的反应机理如下: 第一步是SnCl4的水解 SnCl4+4H2O Sn（OH）4↓+4HCl 形成无定形的Sn（OH）4沉淀，紧接着发生Sn（OH）4的脱水缩合和晶化作用，形成SnO2纳米微晶。 n Sn（OH）4→n SnO2+2n H2O （1）反应温度：反应温度低时SnCl4水解、脱水缩合和晶化作用慢。温度升高将促进SnCl4的水解和Sn（OH）4脱水缩合，同时重结晶作用增强，使产物晶体结构更完整，但也导致SnO2微晶长大。本实验反应温度以120℃~160℃为宜。 （2）反应介质的酸度：当反应介质的酸度较高时，SnCl4的水解受到抑制，中间物Sn （OH）4生成相对较少，脱水缩合后，形成的SnO2晶核数量较少，大量Sn4+离子残留在反应液中。这一方面有利于SnO2微晶的生长，同时也容易造成粒子间聚结，导致产生硬团聚，这是制备纳米粒子时应尽量避免的。 当反应介质的酸度较低时，SnCl4水解完全，大量很小的Sn（OH）4质点同时形成。在水热条件下，经脱水缩合和晶化，形成大量SnO2纳米微晶。此时由于溶液中残留的Sn4+离子数量也很少，生成的SnO2微晶较难继续生长。因此产物具有较小的平均微粒尺寸，粒子间的硬团聚现象也相应减少。本实验反应介质的酸度控制在pH=1.45。 （3）反应物的浓度:单独考察反应物浓度的影响时，反应物浓度愈高，产物SnO2的产率愈低，这主要是由于当SnCl4浓度增大时，溶液的酸度也增大，Sn4+的水解受到抑制的缘故。 当介质的pH=1.45时，反应物的粘度较大，因此反应物浓度不宜过大，否则搅拌难于进行。一般用【SnCl4】=1mol?L-1为宜。

【开题报告】ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究

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%。SnO2:F薄膜热稳定性好、化学稳定性好、硬度高、生产设备简单、工艺周期短、原材料价格廉价、生产成本

透明导电薄膜用Sb掺杂SnO2光电特性研究[设计+开题+综述]

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。

关于氧化锡的制备方法

SnO2体材料的密度为5.67g/cm，通常制备的SnO2薄膜密度大约为体材料密度的80～90%，熔点为1927摄氏度。SnO2及其掺杂薄膜具有高可见光透过率、高电导率、高稳定性、高硬度和极强的耐腐蚀性等性能。宽带隙半导体的纳米线具有巨大的纵横比，表现出奇特的电学和光学性能，使其在低压和短波长光电子器件方面具有潜在的应用前景。与传统SnO2相比,由于SnO2 纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面都会发生显著的变化。 二、纳米氧化锡的制备 1.固相法 1)高能机械球磨法 高能机械球磨法是利用球磨机的转动或振动,对原料进行强 烈的撞击、研磨和搅拌。 2)草酸锡盐热分解法 2.液相法 1)醇—水溶液法 2)溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法的基本原理是:金属醇盐或无机盐在有机介质 中经水解、缩聚,形成溶胶,溶胶聚合凝胶化得到凝胶,凝胶经 过加热或冷冻干燥及焙烧处理,除去其中的有机成分,即可得 到纳米尺度的无机材料超细颗粒。

3)微乳液法 微乳液法是将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中;然后这两种反应物在一定条件下通过物质交换彼此发生反应,借助超速离心,使纳米微粒与微乳液分离;再用有机溶剂清洗除去附着在表面的油和表面活性剂;最后在一定温度下干燥处理,即可得到纳米微粒的固体样品。 4)沉淀法 沉淀法分直接沉淀法和均匀沉淀法，直接沉淀法是制备超细氧化物广泛采用的一种方法,它是在含有金属离子的溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,除去阴离子,沉淀经热分解。均匀沉淀法是利用某一反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢均匀地释放出来。制得超细氧化物。 5)水热法 水热法制备超细微粉的技术始于1982年,它是指在高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应氧化物在水中的溶解度,氢氧化物溶入水中同时析出氧化物。 6)微波法 7)锡粒氧化法 3.气相法 1)等离子体法 等离子体法是在惰性气氛或反应性气氛下通过直流放电 使气体电离产生高温等离子体,使原料熔化和蒸发,蒸气遇

氧化锡基纳米材料的制备及应用

氧化锡基纳米材料的制备及应用 应化081（10082072）X明辉 摘要：纳米氧化锡因其独特的性质，在诸多领域中都具有广阔的应用前景，如导电填料，气敏传感器、催化剂、变阻器、陶瓷、透明导电氧化物薄膜和隔热涂料等，是一种极具发展潜力的新型导电材料。本文按照固相法、液相法、气相法综述了目前常见的纳米二氧化锡合成方法，比较了各种方法的优缺点，并简要介绍了其表征。 关键词：纳米材料，氧化锡，制备方法 1 研究背景 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸X围（1-100nm），或者以它们作为基本单元构成的材料。按纳米材料的几何特征，人们常将其分为零维纳米材料（如纳米团簇、纳米微粒、人造原子）、一维纳米材料（如纳米碳管、纳米纤维、纳米同轴电缆）、二维纳米材料（纳米薄膜）和纳米晶体等。纳米材料尺寸小，比表面积大，具有量子尺寸效应，表面效应和宏观量子隧道效应，因此在光、热、电、声、磁等物理性质以及其他宏观性质方面都发生了显著地变化。所以人们试图通过纳米材料的运用来改善材料的性能。 SnO 2是一种重要的宽禁带n型半导体材料，带宽X围为3.6eV-4.0eV。SnO 2 是重要的 电子材料、陶瓷材料和化工材料。在电工、电子材料工业中，SnO 2 及其掺杂物可用于导电 材料、荧光灯、电极材料、敏感材料、热反射镜、光电子器件和薄膜电阻器等领域。在陶 瓷工业，SnO 2 用作釉料及陶瓷的乳浊剂，由于其难溶于玻璃及釉料中，还可用做颜料的载 体；在化学工业中，主要是作为催化剂和化工原料。SnO 2 是目前最常见的气敏半导体材 料，它对许多可燃性气体都有相当高的灵敏度。利用SnO 2 制成的透明导电材料可应用在 液晶显示、光探测器、太阳能电池、保护涂层等技术领域[1-3]。正是由于SnO 2 纳米材料的 广泛的应用背景，所以，纳米SnO 2 的制备技术已成为人们研究的热点之一。 2 文献综述 2.1 固相法合成SnO 2 纳米材料

永磁性功能薄膜材料的研究现状.

用磁性功能薄膜材料的研究现状　 09材料物理 贾天吉 厚度在1微米以下的强磁性（铁磁性和亚铁磁性）材料。简称磁膜材料。使用时需附于弱磁性材料的基片上。磁膜材料的磁特性取决于其制备方法和工艺条件。其制备方法主要有：①真空蒸发法。即在真空状态下将加热蒸发的磁性材料沉积在基片上。②电沉积法。即将磁性材料和基片做成阳极和阴极，在电解液中通过电化学作用，磁性阳极材料沉积到阴极基片上。③溅射法。即将磁性阳极材料和基片分别作为阴极和阳极，在抽真空后又充入惰性气体电离成离子并高速轰击阴极，使阴极表面溅射出的原子附着于阳极基片上。此外，还有外延生长法、化学镀膜法等。 各种磁性材料几乎都可制成成分和厚度可以控制的磁膜材料。一般按材料性质分为金属和非金属磁膜材料；按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶磁膜材料。磁膜材料广泛用于制造计算机存储，光通信中的磁光调制器、光隔离器和光环行器等；也用作磁记录薄膜介质和薄膜磁头，以及磁光记录盘等。 集成电路技术的高速发展为电子器件的微型化提供了条件，但集成电路中电感和变压器等磁性器件的微型化一直是难以克服的难题，因而磁性薄膜成为人们研究的热点。电子材料的发展要求磁性器件有更优良的高频性能。涡流损耗的大小和铁磁共振频率（FMR）的高低对磁导率()高频响应特性的好坏有直接影响。前者可通过提高材料的电阻率()来降低，后者可通过提高磁晶各向异性场（H k）来提高。高的饱和磁化强度是高磁导率的基础。因此，高的饱和磁化强度（M s）、各向异性场（H k）、电阻率（）和低的矫顽力（H c）是改善磁性材料高频特性的至关重要的参数，但这些参量之间有时是矛盾的，所以要根据实际需要综合分析。 磁性薄膜材料是微电子与信息技术中重要的一类功能材料, 对磁性薄膜广泛而深入的研究, 促进了磁电子学的发展。随着人类社会高新技术的发展,要求研制越来越多的新型磁性薄膜材料和器件, 永磁薄膜材料可以用来制备微型电机, 在信息、微型机械、微型机器人等方面有广阔的应用前景[ 3] 。稀土永磁薄膜材料有利于相关器件微型化、功能兼容一 体化, 在计算机、信息、机电等行业有迫切需求, 稀土永磁薄膜材料是磁性薄膜未来发展的方向之一。目前研制第四代永磁体已成为当前国际性的永磁体研究前沿课题[ 4~ 7] 。但是, 目前第四代永磁体的研制尚未取

P型透明导电SnO_2薄膜的研究进展

P型透明导电SnO2薄膜的研究进展 倪佳苗　赵修建3　郑小林　赵　江 (武汉理工大学硅酸盐材料工程中心教育部重点实验室　武汉　430070) Latest Progress of P2Type SnO2Transparent Conducting Oxide Films Ni Jiamiao,Zhao X iujian3,Zheng X iaolin,Zhao Jiang (K ey Laboratory o f Silicate Materials Science and Engineering Ministry o f Education,Wuhan Univer sity o f Technology,Wuhan430070,China) Abstract　The latest advance of p2type SnO2transparent conducting oxide thin films,as one of the wide2band semi2 conductor materials,was reviewed in a thought prov oking way.The strengths and weaknesses of a variety of p2type SnO2 film growth techniques,such as spray pyrolysis,magnetron sputtering,and s ol2gel based chemical route,were tentatively analyzed.Discussion als o focused on fabrication of hom ogeneous p2n junctions by doping of im purities,and its possible ap2 plications.The p2type SnO2film with the highest conductivity of51952Ω-1cm-1has been success fully grown.The high quality p2n junctions made of indium tin oxide(IT O)films with g ood nonlinear current v oltage characteristics were als o reported. K eyw ords　SnO2film,P2type transparent conducting film,Review,T ransparent Oxide 摘要　SnO 2 薄膜是一种应用广泛的宽禁带半导体材料。近几年来,随着对SnO2的光电性质及其在光电器件方面应用的开发研究,SnO2薄膜成为研究热点之一。制备掺杂的p型SnO2是形成同质p-n结以及实现其实际应用的重要途径。近年来,国内外在p型SnO2薄膜研究方面取得了较大的进展。目前报道的p型SnO2薄膜的最高电导率为51952Ω-1cm-1。并且得到了具有较好非线性伏安特性的铟锡氧化物的透明p-n结。本文就其最新进展进行了综述。 关键词　SnO2薄膜　P型透明导电膜　综述　透明氧化物 中图分类号:O472,T N304 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.167227126.2009.05.15 宽禁带半导体材料是目前半导体材料研究领域的热点之一。SnO2是一种对可见光透明宽带隙氧化物半导体,禁带宽度E g=316-410eV[1]。SnO2薄膜由于具有可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等优点,已被广泛地应用在太阳能电池、电热材料、透明电极材料以及气敏材料等方面。另外,与G aN和ZnO比较,SnO2具有更大的激子束缚能(SnO2: 130meV[2],ZnO:60meV[3],G aN:21meV[4])。因此,作为室温下发光材料,SnO2具有更大的潜力[5-6]。 迄今为止,投入实际应用的透明导电膜SnO2都是n型半导体薄膜。在微电子和光电子器件以及电路的应用中,它只能作为无源器件,因而限制了透明导电膜的应用。如果能制备出p型的透明导电膜,则可以拓宽它的应用领域。它将从无源器件,拓展到有源器件。例如可以制作透明p2n结有源器件,甚至可使整个电路实现透明化。 但是,由于存在诸多的本征施主缺陷如空位氧和间隙锡,对受主产生高度自补偿作用,SnO2为本征n型半导体,难以实现p型转变。薄膜p型掺杂的实现是SnO2基光电器件的关键技术,也一直是研究中的主要课题,目前已取得重大进展,本文结合国内外的研究成果,探讨p型SnO2薄膜的制备和掺杂技术的研究进展及其存在的关键问题。 收稿日期:2008211206 基金项目:教育部长江学者与创新团队发展计划项目(N o.IRT0547) 3联系人:;E2mail:opluse@https://www.sodocs.net/doc/365486651.html, 135 第29卷　第5期2009年9、10月 真　空　科　学　与　技　术　学　报 CHI NESE JOURNA L OF VAC UUM SCIE NCE AND TECH NO LOGY

一种高性能聚碳酸酯薄膜的制备及表征

第36卷，增刊 红外与激光工程 2007年6月V ol.36 Supplement Infrared and Laser Engineering Jun.2007 收稿日期：2007-04-30 基金项目：部委项目资助（6906005001，6906002043）；教育部“新世纪优秀人才支持计划”（NCET-05-0465）资助 一种高性能聚碳酸酯薄膜的制备及表征 季春玲1，张晓阳1，张 彤1，崔一平1，朱劲松2，周经纶2，范江峰2 （1.东南大学 电子科学与工程学院，江苏 南京210096；2.国家纳米科学中心，北京 100080） 摘要：研究了一种高性能聚碳酸酯（PC ）薄膜。将PC 粉末配成不同浓度的聚碳酸酯溶液，用旋转涂覆法在玻璃衬底上制备了均匀透明的聚碳酸酯薄膜，并对材料和薄膜的热性能及光学性能等分别进行了表征。对材料通过示差扫描量热法（DSC ）测得了玻璃化转变温度；对薄膜用紫外光谱法测量了吸收谱及光损耗，并用棱镜耦合仪测量了其折射率、膜厚及折射率随温度的变化；另外，还分析了不同实验条件对材料成膜性的影响。实验结果表明，这种新型聚碳酸酯材料具有高玻璃化温度和低吸收损耗等优点，适用于制作光波导器件芯层。 关键词：聚碳酸酯； 玻璃化温度； 旋转涂覆法 中图分类号：O484 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2007)增(激光)-0420-04 Fabrication and characterization of a high performance polycarbonate film JI Chun-ling 1, ZHANG Xiao-yang 1, ZHANG Tong 1, CUI Yi-ping 1, ZHU Jing-song 2, ZHOU Jing-lun 2, FAN Jiang-feng 2 (1.School of Electronic Science and Engineering,Southeast University, Nanjing 210096, China; 2.National Center for Nano Science and Technology, Beijing 100080, China) Abstract: A high performance polycarbonate(PC) thin film was investigated. The PC solutions with different concentration were spin coated to fabricate smooth PC films on glass substrate. Both the thermal and optical properties of this PC powder and film were characterized. The glass transition temperature (T g ) of this PC was measured by DSC. The absorption spectrum and thereafter optical loss for the PC films were determined by spectrum analyzer. The films refractive index, thickness, and d n /d t were analyzed by prism coupler. Besides, the influence of the spin coating conditions on the film properties was also investigated. By the characterization, this novel PC material exhibit high T g and low optical loss, which indicates it is promising to fabricate the core layer for optical waveguide devices. Key words: Polycarbonate; Glass transition temperature; Spin coating 0 引 言 目前，低损耗，高性能的聚合物光波导材料是国内外研究的热点。聚合物材料被认为是实现集成光器件的重要材料，可广泛应用于光通信，光电、热电转 换器件，方向耦合器，非线性光学等领域[1-3]。聚合物材料的优势在于其低损耗，高性能，聚合物薄膜在多种衬底比如玻璃、硅片及InP 上的成膜性都很好。用于集成光学的材料必须有高透明度，好的化学、物理性能，高的机械强度以及良好的热稳定性。

掺杂对二氧化锡薄膜光电性能的影响

第46卷第4期2018年4月 硅酸盐学报Vol. 46，No. 4 April，2018 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.sodocs.net/doc/365486651.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2018.04.19 掺杂对二氧化锡薄膜光电性能的影响 王立坤1，郁建元1,2，王丽1，牛孝友1，付晨1，邱茹蒙1，晏伟静1，赵洪力1 (1. 燕山大学材料科学与工程学院，河北秦皇岛 066004；2. 唐山学院环境与化学工程系，河北唐山 063000) 摘要：二氧化锡(SnO2)是一种重要的透明导电金属氧化物半导体材料，掺杂可使其光电性能得到显著改善，拓展其应用领域。分析了SnO2薄膜的导电机制、载流子散射机理及近年来国内外学者对不同类型掺杂的SnO2薄膜的研究。掺杂引入的缺陷能级增加了载流子浓度，提高了薄膜的导电性。杂质离子散射和晶界散射是影响薄膜载流子迁移率的主要散射机制。光电性能严重依赖于掺杂元素的种类及掺杂量，多元共掺杂是极具发展潜力的方法。 关键词：二氧化锡薄膜；掺杂；导电机制；散射机理；光电性能 中图分类号：TB43 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2018)04–0590–08 网络出版时间：网络出版地址： Effect of Doping on the Photoelectric Properties of Tin Dioxide Thin Films WANG Likun1, YU Jianyuan1,2, WANG Li1, NIU Xiaoyou1, FU Chen1, QIU Rumeng1, YAN Weijing1, ZHAO Hongli1 (1. College of Materials Science and Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, Hebei, China; 2. Department of Environmental and Chemical Engineering, Tangshan University, Tangshan 063000, Hebei, China) Abstract: Tin dioxide (SnO2) is an important transparent conductive metal oxide semiconductor, its electrical and optical properties can be significantly improved by doping, and the applications are expanded. Recent studies on the conductive mechanism, scattering mechanism of SnO2 film as well as different doped SnO2 films were reviewed. The defect levels introduced by the doping increase the carrier concentration and improve the conductivity of the film. Impurity ion scattering and grain boundary scattering are the main scattering mechanisms that affect the mobility of the films. The electrical and optical properties are closely related to the type and amount of doping elements. Multi-element co-doping is a promising method. Keywords: tin dioxide thin film; doping; conductive mechanism; scattering mechanism; electrical and optical properties 二氧化锡(SnO2)是n型宽禁带半导体，禁带宽度约为3.5~4.0eV，等离子共振边位于3.2μm处，折射率大约为2.0，消光系数趋于零，在可见光及近红外光区透射率约为80%，具有四方金红石结构(如图1)。SnO2单胞中由2个Sn原子和4个O原子组成，晶格常数为a=b=0.4737nm，c=0.3186nm，c/a为0.637。O2?离子半径为0.140nm，Sn4+离子半径为0.071nm。SnO2薄膜与玻璃和陶瓷基片附着良好，附着力可达20MPa[1?2]，并且具有透明导电、机械硬度高、化学稳定性好和低成本等优点，广泛应用于发光器件、气敏传感器、太阳能电池、Low-E 建筑节能玻璃等领域[3?5]。 科学技术的进步与生产应用的发展对SnO2薄膜的光电性能提出了更高的要求，如基于SnO2薄膜的低辐射玻璃可大幅度降低建筑能耗，发展前景良好[6?7]。但如何进一步降低电阻率、提高红外光区反射率是目前极具挑战性的课题。SnO2薄膜的光学和电学特性强烈的依赖于其微观结构、化学计量比的偏离和掺杂。未掺杂的二氧化锡薄膜由于有限的氧空位浓度、较低的载流子浓度和迁移率， 电阻很高，电学、光学、低辐射性和气敏性能等难以满足使用要求。通过对SnO2薄膜进行掺杂，可显著改善其光 收稿日期：2017–05–16。修订日期：2017–07–15。 基金项目：国家重点研发计划资助项目(NO. 2016YFB0303902)；河北省应用基础研究计划重点基础研究资助项目(17961109D)。 第一作者：王立坤(1991—)，男，博士研究生。 通信作者：赵洪力(1960—)，男，博士，教授。Received date: 2017–05–16. Revised date: 2017–07–15. First author: WANG Likun(1991–), male, Doctoral. candidate. E-mail: 541470978@https://www.sodocs.net/doc/365486651.html, Correspondent author: ZHAO Hongli(1960–), male, Ph.D., Professor. E-mail: zhaohongli@https://www.sodocs.net/doc/365486651.html,