SnO2材料的第一性原理研究及其薄膜制備.pdf

1、SnO2是目前應(yīng)用最廣泛的一種氣敏材料，可以用來檢測各種易燃、易爆及危險氣體。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對其進(jìn)行了研究。
　　采用基于密度泛函理論的第一性原理對SnO2的體相結(jié)構(gòu)、氧空位、Pd摻雜以及在SnO2（110)面吸附CO后的電子能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。計算結(jié)果表明，SnO2屬于直接帶隙半導(dǎo)體，Sn、O原子間存在一定的共價作用；隨著SnO2中氧空位和Pd摻雜濃度的增加，導(dǎo)帶寬度逐漸增大，帶隙寬度逐漸減小，光學(xué)吸收帶出現(xiàn)藍(lán)移；通過對

2、CO吸附在SnO2的化學(xué)計量和還原性這兩類不同（110）面的9種構(gòu)型進(jìn)行計算，分別得到了兩類表面吸附的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步分析表明：表面吸附CO后的SnO2材料電導(dǎo)率比吸附前的要大，其中SnO2化學(xué)計量（110）面吸附CO后的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，在建立的所有吸附模型中以CO橫向吸附在化學(xué)計量（110）面的Sn（5）和O（2）原子之間時的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。
　　采用磁控濺射法，通過調(diào)整襯底溫度、濺射氣壓和氬氧比等參數(shù)制備出了不同微結(jié)構(gòu)和成分的SnO

3、2薄膜，研究結(jié)果表明：襯底溫度越高，薄膜的結(jié)晶程度越好；氣壓越低，越易形成非晶薄膜；沉積SnO2薄膜的最佳氬氧比為4:1。
　　利用XRD和TEM對不同溫度退火后的SnO2薄膜樣品進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)樣品在300℃退火時開始晶化，晶粒尺寸為8nm，薄膜晶化程度和晶粒尺寸隨著退火溫度的升高而增大，到600℃時，晶化完全，晶粒尺寸為24nm。將樣品在500℃經(jīng)不同時間退火后發(fā)現(xiàn)，隨著退火時間增加，薄膜的晶化程度和晶粒尺寸也有所增加。