纳米二氧化锡薄膜的稀土钕掺杂效应

论文摘要

采用真空气相沉积法在硅单晶[111]、玻璃衬底上分别制备Sn、SnO2薄膜,然后对薄膜进行氧化、热处理。采用同样方法制备稀土金属钕掺杂纳米SnO2薄膜。对薄膜进行物相结构、表面形貌、光学、电学特性及痕量分析等测试,研究分析薄膜制备工艺、稀土掺杂含量、衬底以及热处理温度和时间对SnO2薄膜的结构特性、晶粒尺寸、阻温特性、光学性能、气敏特性影响。 实验结果显示,以分析纯Sn粉作为蒸发源,在硅单晶[111]和玻璃衬底上生长Sn薄膜,然后在T=450～750℃及大流量氧气中同时进行氧化、热处理,可获得良好的SnO2薄膜。采用分析纯SnO2粉作蒸发源,经大流量氧气进行热处理同样可以获得良好的SnO2薄膜。 经稀土钕掺杂可以降低薄膜的薄层电阻,本实验在玻璃衬底制备薄膜的薄层电阻可降到4.8×104Ω/□,在硅衬底制备的薄膜则下降至1.282×103Ω/□。掺钕可抑制薄膜晶粒的生长,当掺钕含量为5at%时薄膜的结构特性最佳,但薄膜的光透过率有不同程度降低,在可见光区范围内透射率降至50%左右。实验给出经掺钕后SnO2薄膜对丁烷气体的选择性好,薄膜工作温度可降至280℃。不同衬底对薄膜性能影响较大,硅衬底制备的薄膜有沿[101]晶相择优生长趋势,但经掺钕后择优生长趋势消失显示出自由生长状态;薄膜经掺钕后呈多孔颗粒状,平均晶粒尺寸为50nm左右。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 研究背景现状
• 1.2 研究重点和发展趋势
• 第二章 实验
• 2.1 实验设备与仪器
• 2.2 主要化学试剂及衬底基片
• 2.3 测试仪器及用途
• 2.4 衬底及加热器的清洁处理
• 2.5 薄膜的制备
• 第三章 结果与讨论
• 2薄膜的结构特性'>3.1 SnO₂薄膜的结构特性
• 2薄膜的电学特性'>3.2 SnO₂薄膜的电学特性
• 2薄膜的表面形貌分析'>3.3 SnO₂薄膜的表面形貌分析
• 2薄膜的光学特性'>3.4 SnO₂薄膜的光学特性
• 2薄膜的气敏特性'>3.5 SnO₂薄膜的气敏特性
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表学术论文及参加的项目