氟钽共掺杂二氧化锡薄膜低辐射性能研究

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二氧化锡基透明导电薄膜的低辐射性能具有重要的理论意义和实用价值,本文以喷雾热解法制备的氟掺杂二氧化锡薄膜(FTO)为研究对象,通过确定最佳溶剂对FTO薄膜的低辐射性能进行进一步优化。并采用气溶胶辅助化学气相沉积法(AACVD)制备了钽掺杂的二氧化锡薄膜(TTO)及氟钽共掺杂的二氧化锡薄膜(TFTO),研究了氟钽共掺杂对二氧化锡基薄膜的光学、电学及辐射率的影响。采用XRD、SEM、AFM、XPS、霍尔效应仪等手段对薄膜结构、形貌、元素存在、应力状态等进行表征。主要研究结果如下:甲醇为溶剂制备的FTO薄膜具有最佳的综合光学、电学性能,品质因数可达到1.646×10-2Ω-1。可见光区透射比均大于75%。不同溶剂制备的FTO薄膜的霍尔迁移率主要受到电离杂质散射的影响。薄膜的光学带隙最大值为4.06 eV,其结果与载流子简并有关。钽掺杂比例为2 at.%时,TTO薄膜具有最好的光、电学性能和较低的辐射率。薄膜择优取向的趋势受到薄膜内应力的影响。一定量浓度的钽掺杂会导致薄膜内部缺乏氧OI的增多,和充足氧OII的减少,增加与氧相关的缺陷数量,提升薄膜的导电能力。薄膜的透射比会受到薄膜表面粗糙度的影响,平均透射比均大于65%。掺杂比例的增加会导致透射比降低。钽掺杂比例为1 at.%时制备的TFTO薄膜具有最好的光、电学性能和较低的辐射率。制备的薄膜均具有较高的透射比(大于70%),掺杂会影响薄膜表面粗糙度,进贼而影响薄膜的透射比。薄膜的XPS研究证明了氟、钽元素的存在状态及成键方式。说明氟元素与钽元素成功进入到了二氧化锡晶格中,起到了提供载流子的作用。拉曼图谱显示掺杂氟元素对二氧化锡中氧空位产生显著影响。
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