高導(dǎo)電性摻氟二氧化錫（FTO）納米材料的制備.pdf

1、寬禁帶半導(dǎo)體材料是目前半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的熱點之一。SnO2是一種對可見光透明的寬帶隙氧化物半導(dǎo)體，禁帶寬度3.7-4.0eV，具有正四面體金紅石結(jié)構(gòu)。在摻了氟之后，SnO2薄膜由于具有對可見光透光性好、紫外吸收系數(shù)大、電阻率低、化學(xué)性能穩(wěn)定以及室溫下抗酸堿能力強等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于太陽能電池、電熱材料、透明電極以及氣敏材料等方面。已經(jīng)有幾種方法用于制備FTO薄膜，包括氣相沉積法(CVD)、濺射、熱蒸發(fā)法、溶膠凝膠法。 但是，

2、目前研究的氧化錫摻氟材料都是薄膜型的，還沒有關(guān)于氧化錫摻氟粉體的報道，而與FTO性能類似的ATO(SnO2摻Sb)粉體已得到了廣泛的研究。納米ATO粉體在加入溶劑、樹脂分散之后可做為抗靜電漿料，廣泛應(yīng)用于涂料、化纖、造紙、包裝、建筑材料等方面，顯示出比其他抗靜電材料(如石墨、表面活性劑、金屬粉)更大的優(yōu)越性。而對于摻氟氧化錫納米粉的制備，至今沒有相關(guān)報道。由于氟原子半徑(0.133nm)和氧原子半徑(0.132nm)相差不大，摻雜F對S

3、nO2晶格的影響很小。摻雜F后的SnO2粉體呈現(xiàn)出綠色，在得到分散之后，透明度將比藍色的ATO粉更高。所以，F(xiàn)TO粉體將有廣闊的應(yīng)用前景。 本文綜合介紹了各種SnO2薄膜和粉體的制備工藝，摻雜和未摻雜SnO2的基本性質(zhì)及在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文以SnCl2·2H2O和HF酸為原料，利用濕化學(xué)法成功制備了導(dǎo)電的摻氟二氧化錫粉。在氧化的過程中摻雜，能使F原子更容易取代0原子，在較低溫度(400℃)下得到了低電阻的摻氟二氧化錫(FTO

4、)納米顆粒，生產(chǎn)工藝簡單，值得大力推廣。用X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量散射分析(EDS)和壓片測電阻來對FTO納米粉進行表征。XRD測試表明了，摻雜氟不會改變SnO2晶體的單相金紅石結(jié)構(gòu)，且在制備過程中所得的中間產(chǎn)物為SnO，證實了是在SnO→SnO2的氧化過程中進行的摻雜。SEM測試表明，粉體呈薄片狀，長寬在50～100nm，厚度在10～20nm，分散性較好，顆粒輪廓清晰，并且隨著摻氟濃度增加，顆粒團聚加劇