2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、氟摻雜氧化錫(Fluorine doped tin oxide,簡稱FTO)透明導(dǎo)電薄膜是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,因其原料充足、成本低、易刻蝕、光學(xué)性能適宜、電學(xué)性能優(yōu)異、化學(xué)穩(wěn)定性好,被廣泛應(yīng)用于薄膜太陽能電池、氣敏傳感器、平板顯示器和低輻射膜等諸多領(lǐng)域,特別在建筑玻璃的深加工領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景,已經(jīng)成為目前節(jié)能環(huán)保材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。但在研究與應(yīng)用方面仍存在一些關(guān)鍵的技術(shù)問題,如FTO薄膜表面不均勻、易產(chǎn)生龜裂以及摻雜機(jī)制不明等問

2、題。本課題以研究FTO薄膜簡單易行的制備工藝為宗旨,開展了鍍膜制備工藝的優(yōu)化、摻雜劑濃度對(duì)FTO薄膜性能的影響、氟源種類對(duì)FTO薄膜性能的影響及其摻雜機(jī)制等方面的研究,獲得了一些有意義的成果。
  采用改進(jìn)的溶膠-凝膠法制備高性能FTO導(dǎo)電膜,主要研究了最佳的制膜工藝,在傳統(tǒng)的薄膜的煅燒過程中采用簡單易行的蒸鍍法一舉兩得的制備出FTO薄膜。研究了不同F(xiàn)/Sn原子比對(duì)FTO薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌以及光電性能的影響。此外,考察了氟源種類對(duì)F

3、TO薄膜性能的影響,探討了不同氟源的摻雜機(jī)制。利用XRD、SEM、TEM、TG-DTA和FT-IR等測試手段表征了樣品的性能參數(shù)。具體內(nèi)容如下:
  1.采用自主創(chuàng)新的溶膠-凝膠-蒸鍍法,以SnCl4·5H2O為錫源,SnF2為氟源,制備FTO薄膜,重點(diǎn)討論了前驅(qū)體反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、基體溫度、鍍膜次數(shù)等條件對(duì)FTO薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌以及光電性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)前驅(qū)體反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時(shí)間5 h,基體溫度600℃,鍍膜次數(shù)1次

4、時(shí),可獲得方塊電阻為14.7Ω·□-1的FTO薄膜。
  2.研究不同F(xiàn)/Sn原子比(0-22%)對(duì)FTO薄膜性能的影響,并對(duì)FTO薄膜進(jìn)行綜合光電性能指數(shù)分析。研究結(jié)果表明,F(xiàn)-離子替位部分O2-離子,形成SnO2-xFx,從而影響FTO薄膜的導(dǎo)電性能。SnO2-xFx為四方金紅石型多晶結(jié)構(gòu),且沿(110)晶面有定向生長優(yōu)勢,其XRD衍射峰與SnO2標(biāo)準(zhǔn)峰(JCPDS card no.41-1445)相一致。SnO2-xFx薄膜

5、表面呈類金字塔狀,晶粒尺寸約為20 nm。SnO2-xFx的晶格條紋寬度為0.33 nm,對(duì)應(yīng)(110)晶面的衍射花樣圖案,表明晶粒沿該晶面方向擇優(yōu)生長。SEM灰度圖的三維結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)反應(yīng)了薄膜表面的粗糙程度,隨著分形維數(shù)值的增大,薄膜表面越粗糙,方塊電阻也越大,導(dǎo)電性能降低。當(dāng)F/Sn原子比為14%時(shí),F(xiàn)TO薄膜的可見光區(qū)平均透過率為79.2%,方塊電阻為14.7Ω·□-1,此時(shí),F(xiàn)TO薄膜的綜合光電性能指數(shù)(ΦTC=66.1×10

6、-4Ω-1)最大,中遠(yuǎn)紅外反射率(RIR=86.07%)最大,薄膜質(zhì)量最優(yōu)。
  3.以不同氟的化合物如CF3COOH、HF和SnF2為氟源,采用溶膠-凝膠-蒸鍍法制備不同F(xiàn)源摻雜的SnO2薄膜,主要研究CF3COOH、HF和SnF2三種氟源的摻入對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌以及光電性能的影響。研究表明,三種氟源制備的FTO薄膜均呈現(xiàn)四方金紅石型結(jié)構(gòu),表面形貌分別為不規(guī)則多邊形狀、棒狀以及金字塔狀。以CF3COOH、HF或SnF2為氟源的順

7、序,F(xiàn)TO薄膜的綜合光電性能指數(shù)ΦTC值依次為10.2×10-4Ω-1、49.2×10-4Ω-1和66.1×10-4Ω-1,熱輻射性能指數(shù)RIR值依次為49.1%、83.1%和86.07%。這表明:以SnF2為氟源時(shí),F(xiàn)TO薄膜綜合光電性能最優(yōu),熱工性能最優(yōu)。
  4.三種氟源對(duì)FTO薄膜性能的影響機(jī)制主要表現(xiàn)為F-離子與SnO2晶粒間的鍵合方式或生成氟錫化合物的難易程度有關(guān):SnF2自身為錫氟化合物,作為氟源的同時(shí)也作為錫源,可

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