半導(dǎo)體氧化物薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體材料指的是導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，具有半導(dǎo)體特性，室溫下電導(dǎo)率σ約在10-8～105 S·m-1范圍內(nèi)的材料。而且半導(dǎo)體的電學(xué)性質(zhì)與光強(qiáng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、溫度、濕度等環(huán)境因素有關(guān)。半導(dǎo)體材料在材料領(lǐng)域中一直都處于重要的地位，也是現(xiàn)代以電子工業(yè)為代表的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的支柱，被譽(yù)為工業(yè)社會(huì)的食糧。
　　具有半導(dǎo)體特性的氧化物稱為半導(dǎo)體氧化物。氧化物半導(dǎo)體的電學(xué)特性隨著環(huán)境氣氛中的氧分壓的變化而變化:電導(dǎo)率隨氧化氣氛的增高而增加的稱為氧

2、化型半導(dǎo)體，是p型半導(dǎo)體;電導(dǎo)率隨還原氣氛的增高而增加的稱為還原型半導(dǎo)體，是n型半導(dǎo)體。
　　本文制備并表征了三類半導(dǎo)體氧化物材料:通過溶劑熱法在二氧化錫晶種膜上生長的二氧化錫薄膜;溶膠-凝膠法制備的二氧化鈦薄膜;化學(xué)氣相沉積法制備的氧化銦顆粒。主要的研究結(jié)果如下:
　　1二氧化錫薄膜材料的制備及其性能研究
　　實(shí)驗(yàn)中通過溶劑熱反應(yīng)在二氧化錫晶種膜的基礎(chǔ)上制備了高質(zhì)量的二氧化錫薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在溶劑熱反應(yīng)過程中使用

3、十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑可以顯著改善薄膜的質(zhì)量。當(dāng)利用此薄膜制作成氣敏傳感器后，在溫和的實(shí)驗(yàn)條件下，如常溫、常壓、干燥的空氣做背景氣體等，此類傳感器對(duì)二氧化氮?dú)怏w表現(xiàn)出良好的檢測(cè)能力，檢測(cè)限為0.5 ppm。而且，添加十二烷基苯磺酸鈉的薄膜對(duì)不同濃度的二氧化氮?dú)怏w表現(xiàn)出更高的分辨率。同時(shí)，氣體選擇性實(shí)驗(yàn)表明，此類薄膜對(duì)不同的氣體具有明顯的選擇性。
　　2二氧化鈦薄膜材料的制備及其性能研究
　　利用溶膠-凝膠法，通過探索

4、溶膠的形成條件和涂膜條件，制備了高質(zhì)量的二氧化鈦薄膜。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)使用旋涂法時(shí)，此溶膠體系獲得的薄膜其質(zhì)量高于用浸漬提拉法制備的薄膜。在制備多層薄膜時(shí)，選擇“涂膜-干燥-熱處理……涂膜-干燥-熱處理”步驟制備的薄膜較通過“涂膜-干燥……涂膜-干燥-熱處理”步驟制備的薄膜的厚度要大，結(jié)晶性要好。此外，光催化降解實(shí)驗(yàn)表明，摻雜鍶后二氧化鈦薄膜對(duì)多種染料的光催化降解性能具有明顯的改善作用。
　　3硅襯底上氧化銦顆粒層的化學(xué)氣相沉積及

5、其生長機(jī)理研究
　　利用化學(xué)氣相沉積法在硅襯底上制備了氧化銦微米/納米顆粒。實(shí)驗(yàn)中控制氧氣的流量為6 sccm，改變其他條件分別可以獲得高度對(duì)稱的八面體和截角八面體的氧化銦。進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)物的形成機(jī)理進(jìn)行了研究。一方面，不同晶面的生長速率r的比值往往決定晶體的形貌;另一方面，參與反應(yīng)的氣體的流動(dòng)性和平均自由路程也對(duì)晶體的生長產(chǎn)生影響。八面體形貌的氧化銦是在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下形成的，其各表面的增長速率是與其表面能相對(duì)應(yīng)的。在非動(dòng)態(tài)平衡條