新型功能材料ATO、ITO制備工藝及其形貌和電性能的研究.pdf

1、ITO(Tin-dopedIndiumOxide)和ATO(Antimony-dopedTinOxide)膜由于其低電阻率、高可見(jiàn)光透射率、與玻璃基體結(jié)合牢固、抗擦傷、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于薄膜電阻、透明電極、電熱轉(zhuǎn)換薄膜、熱反射鏡、太陽(yáng)能電池、氣敏傳感器、隱身材料等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的物理方法和化學(xué)氣相沉積法制得的ITO或ATO材料具有成本高，設(shè)備復(fù)雜，反應(yīng)條件和產(chǎn)品形貌難以控制等缺點(diǎn)，而近年來(lái)研究的較多的濕化學(xué)方法，如水熱法

2、和化學(xué)共沉淀法就可以克服這些不足。 論文研究了水熱法制備銻摻雜二氧化錫(ATO)摻雜量、共沉淀溫度、體系pH值、水熱時(shí)間溫度、表面活性劑對(duì)ATO粉體形貌和電性能的影響；利用共沉淀和水熱結(jié)合煅燒的方法制備錫摻雜氧化銦(ITO)粉體相貌和結(jié)晶的差異，根據(jù)晶體學(xué)的原理研究了同質(zhì)異構(gòu)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因；利用共沉淀法制備ITO摻雜量、共沉淀溫度、終點(diǎn)pH值、煅燒溫度和時(shí)間對(duì)其形貌和電性能的影響。通過(guò)研究晶體的生長(zhǎng)機(jī)理，根據(jù)摻雜形成半導(dǎo)體的導(dǎo)電

3、模型，探索了濕化學(xué)法制備新型功能材料ATO、ITO的最佳工藝條件。 用水熱法制備納米級(jí)ATO粉體，用DTA、XRD、粒度分析和TEM分析產(chǎn)品的結(jié)晶性能和微觀結(jié)構(gòu)。不同摻雜量在不同條件下制得的ATO粉體均符合SnO2的四方金紅石結(jié)構(gòu)，粒徑均在10nm左右，摻入Sb后XRD衍射峰的位置向小角度有所偏移，導(dǎo)致晶格和晶胞體積的增大，并且由于粉體粒度較細(xì)，引起了衍射峰的寬化。利用自制的設(shè)備對(duì)粉體的電性能進(jìn)行了檢測(cè)，隨著摻雜量的增大，粉體的

4、電阻呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)；隨著共沉淀溫度的升高，粉體電阻先增大后減小；體系pH≈6時(shí)，得到的粉體電阻最??；在200℃下保溫6h可得到結(jié)晶性能和電性能俱佳的納米級(jí)ATO粉體；添加表面活性劑可改善粉體的分散性，但對(duì)其電性能影響不大。本文從水熱機(jī)理、表面活性劑作用機(jī)理和p型半導(dǎo)體能帶理論出發(fā)，解釋了上述現(xiàn)象。 用水熱法與煅燒結(jié)合的方法，制得納米級(jí)六方ITO粉體，而利用共沉淀法，得到納米級(jí)立方ITO粉體。說(shuō)明在水熱過(guò)程中形成了結(jié)晶性能

5、良好的氫氧化物前驅(qū)體，導(dǎo)致煅燒過(guò)程中晶體生長(zhǎng)面族的不同，最終產(chǎn)生同質(zhì)異構(gòu)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可以利用配位場(chǎng)理論和晶核形成機(jī)理得到很好的解釋。 用共沉淀法制備ITO納米級(jí)粉體，用DTA、XRD和TEM分析產(chǎn)品的結(jié)晶性能和微觀結(jié)構(gòu)。不同摻雜量在不同條件下制得的ITO粉體均符合In2O3的立方結(jié)構(gòu)，粒徑均在40nm左右，摻入Sn后引起晶格畸變，XRD衍射峰向小角度偏移，導(dǎo)致晶格和晶胞體積的增大，并且由于粉體粒度較細(xì)，引起了衍射峰的寬化。利用