用原位納米測試系統(tǒng)研究SnO2類薄膜材料的硬度.pdf

1、SnO2類TCO薄膜，是較早投入商業(yè)用途的透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料，常用來做Low-E玻璃及顯示器件、薄膜太陽能電池中的前電極。對此類薄膜材料的物理化學(xué)性能，特別是薄膜的硬度的了解，是薄膜應(yīng)用及其性能維護(hù)的前提條件。進(jìn)而才能正確有效的選擇適合的薄膜隔墊及防腐材料。本論文是以得到薄膜的硬度為目標(biāo)，從材料設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，采用第一性原理的密度泛函理論對SnO2及SnO2：Sb模型的內(nèi)聚能，鍵長和布局?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算，最終得到此類材料的理論硬度；采用了

2、原位納米測試系統(tǒng)和維氏顯微硬度計(jì)測試了薄膜的膜基復(fù)合硬度，分別利用彈性球數(shù)學(xué)模型和Meyer法分離出了薄膜的硬度值，并與理論值進(jìn)行比較。
　　在測試薄膜的硬度過程中，采用X射線熒光光譜儀（XRF）測定了薄膜的成分；X射線衍射儀（XRD）分析了薄膜的晶體結(jié)構(gòu)；用掃描電子顯微鏡（SEM）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）及原子力顯微鏡（AFM）觀察了薄膜表面形貌；用表面輪廓儀測試了薄膜的厚度。
　　理論研究結(jié)果表明，具有金紅石

3、結(jié)構(gòu)、未摻雜其他元素的SnO2單胞與2×2×2 SnO2超晶胞的硬度值一樣大，均為13.46±0.02GPa，且比摻雜Sb原子后的SnO2硬度值高。在2×2×2的SnO2超晶胞中，其硬度值隨著Sn被Sb原子替換的個數(shù)增加而下降。用原位納米測試系統(tǒng)測試了工業(yè)化在線 CVD法制備的SnO2：Sb（ATO）薄膜的硬度。當(dāng)薄膜為四方金紅石結(jié)構(gòu)時，晶格常數(shù)大，其硬度值相對較低?？紤]到薄膜表面的粗糙度會影響薄膜硬度的測試結(jié)果，本論文則采用了彈性球數(shù)