溶膠-凝膠法制備納米ATO粉體和薄膜及其結構與性能的研究.pdf

1、二氧化錫(SnO2)是一種具有直接帶隙的寬禁帶N型半導體材料，300K時其禁帶寬度為3.62eV，室溫下電阻率較高，當產生氧空位或摻雜元素后形成N型半導體，具有導電性能。銻摻雜二氧化錫(Antimony doped Tin Oxide，ATO)作為透明導電薄膜由于具有優(yōu)良的導電性能、光學性能、穩(wěn)定性好和靈敏度高等優(yōu)點，廣泛應于太陽能電池、電致變色材料、防輻射抗靜電材料、氣敏元件、電極材料等方面。
　　 以SnCl4·5H2O和S

2、bCl3為主要原料，采用溶膠一凝膠(sol-gel)法制備了球形納米ATO粉末。分別用XRD、FTIR、XPS、FESEM及四探針電阻率／方阻測試儀對粉體的晶體結構、元素組成、表面形貌和粉末電阻進行了表征和分析，系統(tǒng)考察了煅燒溫度、煅燒時間和Sb摻雜量對ATO粉末晶體結構、晶粒尺寸、形貌和導電性能的影響。
　　 采用sol-gel旋涂法，以SnCl4和SbCl3為主要原料，制得了光、電性能優(yōu)良的納米ATO薄膜。分別利用XRD、F

3、ESEM、紫外／可見分光光度計、熒光光譜儀及四探針電阻率／方阻測試儀對薄膜的晶體結構、表面形貌、光透過率、光致發(fā)光性能和方塊電阻進行了分析表征，系統(tǒng)考察了無水乙醇的加入量、溶劑的種類、超純水的加入量、煅燒溫度、Sb摻雜量和薄膜厚度對ATO薄膜結構及其光、電性能的影響。
　　 XRD結果表明所制得的ATO為(110)面擇優(yōu)取向的四方相錫石結構的納米顆粒，沒有出現(xiàn)銻的氧化物的峰，說明Sb的摻雜并沒有改變SnO2的晶體結構，所有的Sb

4、離子進入到SnO2晶格中取代了部分的Sn離子，形成了固溶體。
　　 確定了ATO納米粉體的最佳制備條件Sb摻雜量為15 mol％，所得前軀體在1000℃煅燒3.0h。所得ATO納米粉體的壓片電阻率最小為10.18Ω·cm。
　　 納米ATO薄膜的最佳制備條件為Sb摻雜量為10mol％，加入2倍理論量的無水乙醇作溶劑，再滴加1.5倍理論量的超純水，涂膜5次在650℃煅燒2.0h。所得淡藍色納米ATO薄膜的綜合性能最佳，膜厚