二氧化锡薄膜的制备和应用研究进展
第２５卷第４期张谢群等：二氧化锡薄膜的制备和应用研究进展
化学试剂，２００３，２５（４），２０３～２０６二氧化锡薄膜的制备和应用研究进展
张谢群，余家国‘，赵修建，赵丽．刘升卫
（武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武议４３００７０）
摘要：介绍了近年来＿二氧化锅薄膜的制备方法和在功能材料中的应用。探时了各种方法的特点．提出了今后二氧化锡薄膜的发展趋势和应用前景。
关ｔ词：ＳｎＯ。薄膜Ｉ制备｝应用；应用研究进展
中图分类号；（）６４９文献标识码；Ａ文章编号：０２５８—３２８３（２００３）０４—０２０３—０４
近年来，伴随着电子工业科技的飞速发展，薄膜技术日臻成熟，新的工艺使氧化物功能薄膜等作为半导体材料、介电材料、电极材料、催化剂和传感器等新材料，在许多领域得到了广泛应用，一门新的代表高科技发展方向的产业——薄膜产业应运而生，其中以透明导电薄膜、传感器、薄膜太阳能电池等为代表的薄膜产业尤为突出。众所周知，ＳｎＯ。是最早使用也是目前应用最广的一种气敏材料，是整个薄膜行业的基础。因此，有关二氧化锡薄膜的制备及性能的研究，已成为纳米薄膜材料和传感器材料研究领域中一个很重要的部分，在近几年得到了迅猛的发展。
二氧化锡是一种受到广泛重视的宽禁带半导体材料，具有一些独特的性能，例如掺杂后具有高导电率、高透射率以及较好的化学和热稳定性等，这些性质可应用在很多技术领域，包括太阳能电池、液晶显示器、光探测器、保护涂层等“］。近３０年来，二氧化锡一直处于金属氧化物半导体电阻式气体传感器研究的中心。
二氧化锡材料主要有烧结型、厚膜型和薄膜型几种，其中薄膜型材料由于在一致性、小型化、集成化和智能化等方面的优势，以及能满足实用中的要求，使国内外对于二氧化锡薄膜的研制开发近年来给｝Ｔ极大的重视“。用来制备二氧化锡薄膜的方法主要有化学气相沉积（ＣＶＤ）、物理气相沉积（ＰＶＤ）、喷涂热解（ｓｐｒａｙｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）和溶胶凝胶等方法。本文将系统地对有关ＳｎＯ。薄膜的制备［艺、应用与研究进展予以阐述，以期对有关的研究开发人员有所帮助。
１Ｓｎ０２薄膜的制备
１．１溶胶一凝胶法
溶胶凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。该法采用无机盐或金属有机化合物，如醇盐（即金属烷氧基化合物）为前驱物，首先将其溶于溶剂（水或有机液体）中．通过在溶剂内发生水解或醇解作用．反应生成物缩合聚集形成溶胶，然后经蒸发干燥由溶胶转变为凝胶［３］。用溶胶凝胶技术制备二氧化锡薄膜，既具有低温操作的优点．又可严格控制掺杂量的准确性，而且还克服了其他方法制备较大面积薄膜时的困难，因此获得了广泛应用。如Ｓｕｎｇｒ”以锡的异丙醇盐为前驱物．用溶胶一凝胶法制成ＳｎＯｚ薄膜，研究了反应物浓度、ｐＨ、基片提拉速度、热处理温度、时间等因素对薄膜的厚度、电学以及光学性能的影响。刘威“等以ＳｎＣＩ。?２Ｈ２（）及乙醇为原料，利用溶胶凝胶法制备了纳米ＳｎＯ。薄膜，探讨了制膜的ｔ艺条件，同时考察了薄膜的晶相结构、晶粒尺寸、表面形貌以及薄膜中元素的化学状态与热处理条件之间的相互关系。郭玉忠”１等人通过溶胶体系流变学实验研究，给出了切粘度、特性粘度及ｐＨ随时间的变化曲线，在此基础上深入研究分析了ＳｎＯ。胶粒生长动力学过程特征、结构演变规律及其生长过程中伴随的质子Ｈ＋释放现象。实验和理论揭示出ＳｎＯ。胶粒遵循三阶段模型和胶粒结构不变性规律，同时溶胶酸性对生长动力学速率有较大影响．这为ＳｎＯｚ薄膜溶胶一凝胶工艺提供了深厚的理论基础。
收纂日期；２００２０７１８
基盒项目：国家自然科学基金资助项目（５０２７２０４９．
５００７２０１６）；高等学校骨干教师资助计划。
作者简舟ｔ张谢群（１９７８一），女，安徽人，硕士研究生，ｔ霹
研究方向为功船薄膜材料．
二氧化锡薄膜的制备和应用研究进展
作者：张谢群， 余家国， 赵修建， 赵丽， 刘升卫
作者单位：武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北,武汉,430070
刊名：
化学试剂
英文刊名：CHEMICAL REAGENTS
年，卷(期)：2003,25(4)
被引用次数：17次
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本文链接：https://www.360docs.net/doc/b217687578.html,/Periodical_huaxsj200304005.aspx
二氧化锡半导体纳米粉体
二氧化锡半导体纳米粉体的制备及气敏性能研究报告 学院：资源加工与生物工程学院 班级：无机0801 姓名：魏军参 学号：0305080723 组员：张明陈铭鹰项成有
半导体纳米粉体的制备及气敏性能研究 前言 SnO2 粉体作为一种功能基本材料，在气敏、湿敏、光学技术等方面有着广泛的应用。目前是应用在气敏元件最多的基本原材料之一。纳米级SnO2 对H2 、C2H2 等气体有着较高的灵敏度、选择性和稳定性，具有更广阔的应用市场前景。研究纳米SnO2 粉体的制备方法很多，例如：真空蒸发凝聚法、低温等离子法、水解法、醇盐水解法、化学共沉淀法、溶胶—凝胶法，近期还出现了微乳液法，水热合成法等。每种制粉方法各有特点，但是在目前技术装备水平和纳米粉体应用市场还未真正形成的条件下，上述纳米粉体制备方法由于技术成熟度或制备成本等方面的原因，大多都还未形成具有实际意义上的生产规模，主要还处于提供研究样品阶段。 以廉价的无机盐SnCl4·5H2O为原料，采用溶胶-凝胶法制备出粒度均匀的超细SnO2粉体，该工艺具有设备简单，过程易控，成本低，收率高等优点。实验考察制备工艺过程中原料浓度、反应温度、反应终点pH值、干燥脱水方式、培烧温度等因素对纳米SnO2粉体粒径的影响。实验过程以TG-DTA热分析、红外光谱等测试手段，分析前驱体氢氧化物受热行为，前驱体表面基团及过程防团聚机理等。利用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、比表面测试仪分别对纳米粒子的形貌与粒径分布、晶相组成、比表面积进行了表征与测定。 在实验中制备得到得SnO2 胶体，在干燥、煅烧的过程中很容易形成团聚。因为粉体颗粒细小, 表面能巨大, 往往会粘结在一起。水热法是近年来出现的制备超细粉体的新方法，其利用密封压力容器, 以水为溶剂, 温度从低温到高温(100 ℃～400 ℃) , 压力在10～200 MPa 。该方法为前驱物反应提供了一个在常压下无法实现的特使物理化学条件。避免在普通煅烧过程中, 由于晶粒间细小间隙产生毛细现象导致的颗粒长大团聚。 水热法制备过程中, 粉体在液相中达到“煅烧”温度。通过控制反应条件, 有效阻碍颗粒间的长大, 保持颗粒粒度均匀, 形态规则, 且干燥后无需煅烧, 避免形成硬团聚。 本文以SnCl4·5H2O 为原料, 利用溶胶凝胶法和离心洗涤制备纯净凝胶, 水热脱水法制备SnO2微晶；研究不同水热条件下, SnO2 粉体的形成、晶粒大小以及分散性能。 文献综述 1.1 半导体纳米粉体 半导体定义 电阻率介于金属和绝缘体[1]之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10E-5～10E7欧姆?米之间，温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。 本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带(见能带理论)，受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对，均能自由移动，即载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由
F掺杂二氧化锡导电薄膜的制备及机理研究(DOC)
摘要 本文以SnCl2·2H2O、NH4F为原料，采用溶胶-凝胶法制备FTO透明导电薄膜。通过对薄膜制备的各种工艺参数包括FTO溶胶的配制、基体的处理、涂层厚度、热处理等的实验分析，利用太阳膜透过率测量仪、测试电阻等手段，以光电性能为测试内容，综合探讨了F掺杂浓度、热处理温度、薄膜厚度对薄膜的光电性能的影响。 实验得出FTO溶胶的配置方案为：SnO2的浓度为0.4 mol/L，H2O /SnCl2·2H2O=4 (mol ratio)，pH=2-3，F：Sn (mol%)=5 %。 在FTO薄膜中，适量的F掺杂会显著提高薄膜的导电性，并且透光率良好；随着热处理温度的提高，薄膜的导电性略微提高，透光率提高；薄膜厚度的增加使其导电性提高，但透光率有所下降。 最终得出：F掺杂浓度为5 mol%，热处理温度为500 ℃，薄膜厚度为3层时，FTO薄膜的光电性能最优，其平均透光率可达81.5 %，每厘米间电阻为978 。 关键词：溶胶-凝胶；FTO；SnO2；透明导电薄膜；F掺杂
Abstract In this paper, FTO composite transparent conductive films were prepared by sol-gel method. The raw materials are SnCl2·2H2O and NH4F. The various parameters of film preparation were studied, including the configuration of FTO sol, matrix processing, coating thickness, heat treatment temperature, etc. According to optical performance test, the effect of F doping concentration, heat treatment temperature and film thickness on the surface morphology and optical properties were studied by solar film transmittance measurement instrument and multimeter. The optimal configuration of SnO2sol: sol concentration 0.4 mo1/L, H2O /SnCl2·2H2O=4 (mol ratio), pH=2-3; For FTO film, the appropriate amount of F doping can significantly improve the film conductivity and transmittance. As the increase of heat treatment temperature, the film conductivity and transmittance increase. As the increase of film thickness, the film conductivity increased, but the transmittance decreased. When the F doping concentration is 5mol%, heat treatment temperature at 500 ℃, and film thickness is 3, the FTO film has the best optical properties, the average light transmission rate is up to 81.5 %, and resistance is 978 per centimeter. Key words: sol-gel; FTO; SnO2; transparent conductive film; F doping
纳米氧化锡的研究进展
纳米氧化锡的用途及研究进展 付高辉0909404018 高分子材料与工程 1 前言 氧化锡是一种宽带系半导体材料，带宽范围为 3.6～4．0 eV。它用途广泛，在有机合成中，可用作催化剂。在陶瓷工业中，可作为釉料和搪瓷乳浊剂。由于小尺寸效应及表面效应，纳米氧化锡具有特殊的光电性能、气敏性能、催化性能以及具有化学和机械稳定性，在气敏元件、半导体元件、电极材料、液晶显示器、保护性涂层及太阳能电池等方面有着潜在的应用。是一种重要的半导体金属氧化物功能材料。 鉴于纳米材料的表面原子数与体相原子数之比随颗粒尺寸的减小而急剧增大，从而显示出体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，在光、电、磁、力、化学等方面呈现出一系列独特的性质，人们自然致力研究SnO 纳米 2 材料的制备。[1-3 ] 2 纳米氧化锡的性质 2.1 化学稳定性 纳米氧化锡材料因其也为惰性金属氧化物，不易发生化学反应。因此在好多反应中都保持了自己的性质，这为开发多功能的新型材料提供了保证。 2.2 量子尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射 周边性的边界条件将被破坏，导致声、深度等物理尺寸相当或更小时，纳米SnO 2 光、电、磁、热、力学等性质呈现出新的小尺寸效应。利用这些小尺寸效应，在使用技术方面开辟了一些新的领域。 2.3 宏观量子隧道效应 宏观量子隧道效应即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。而纳米SnO 的宏观量 2 子隧道效应为其在微电子器件发面的发展奠定了良好的基础。
TCO镀膜的心得
TCO镀膜心得 1、概述 TCO（transparent conducting oxide）玻璃，即所谓的透明导电氧化物镀膜玻璃。它主要是在玻璃表面镀上一层透明的导电氧化物薄膜（主要包括In、Sn、Zn和Cd），使玻璃具有良好的电学性能，用于太阳能电池和平板显示器。 2、市场分析 从现在市面上的导电玻璃来看，ITO（氧化铟锡-Indium Tin Oxide）导电玻璃仍然是平板显示器行业的主要玻璃电极产品。但随着近年来晶体硅价格的上涨推动了薄膜太阳能电池的发展，所以光伏用TCO 玻璃电极的市场需求也随之增加。 3、从LOW-E到TCO 从LOW-E膜到TCO导电膜，它们所采用的设备基本都是同一套，不同点在于镀TCO薄膜，需要增加供氧设备，在稀释空气流中注入一定的氧气，增加氧含量。从TCO薄膜的成分主要是二氧化锡来看，增加氧含量主要是保证锡能够充分氧化形成二氧化锡机构。TCO薄膜功能层原料还是单丁基三氯化锡（MBTC）、三氟乙酸、H2O，阻挡层原料为SiH4、CO2、C2H4。 4、TCO玻璃的主要技术参数 1）光谱透过率 显然，TCO玻璃主要用于太阳能发电，所以我们希望能够充分利用太阳光，这就要求TCO镀膜玻璃一定要保持相对较高的透过率。
这样便能吸收更多的太阳光，提高转化利用率。下表是TCO玻璃的太阳光透射比数据： 表1 TCO太阳光透射比 样品编号玻璃面1 玻璃面2 玻璃面3 波长（nm）实测值% 实测值% 实测值% 平均值% 350 37.397 41.501 41.587 40.162 400 53.708 57.429 57.626 56.254 450 60.462 64.351 64.08 62.964 500 67.518 70.327 70.131 69.325 550 70.166 72.086 72.053 71.435 600 73.615 75.442 75.647 74.901 650 72.813 74.706 74.095 73.871 700 72.601 73.203 73.398 73.067 750 73.521 74.375 74.204 74.033 800 70.777 72.592 71.491 71.620 850 67.207 68.677 67.694 67.859 900 65.063 65.86 65.322 65.415 950 64.122 64.772 64.272 64.389 1000 62.793 63.497 62.82 63.037 1050 60.777 61.688 60.849 61.105 1100 58.445 59.4 58.528 58.791 1150 55.985 56.987 56.034 56.335 1200 53.106 54.308 53.09 53.501 1250 49.637 51.093 49.592 50.107 1300 45.665 47.389 45.514 46.189 1350 41.097 42.948 40.807 41.617 1400 36.063 37.904 35.633 36.533 1450 30.965 32.712 30.532 31.403 1500 25.776 27.301 25.379 26.152 1550 20.792 22.047 20.521 21.120 1600 16.267 17.223 16.131 16.540 1650 12.747 13.455 12.694 12.965 1700 10.01 10.511 10.025 10.182 1750 7.88 8.217 7.903 8.000 1800 6.1 6.376 6.189 6.222 从表1中，我们看以得到TCO玻璃的高透射比只要集中在可见光光
氧化锡的制备工艺
SnO2具有更宽的带隙和更高的激子束缚能，SnO2体材料的密度为5.67g/cm，通常制备的SnO2薄膜密度大约为体材料密度的80～90%，熔点为1927摄氏度。SnO2及其掺杂薄膜具有高可见光透过率、高电导率、高稳定性、高硬度和极强的耐腐蚀性等性能。宽带隙半导体的纳米线具有巨大的纵横比，表现出奇特的电学和光学性能，使其在低压和短波长光电子器件方面具有潜在的应用前景。与传统SnO2相比,由于SnO2 纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面都会发生显著的变化。 二、纳米氧化锡的制备 1.固相法 1)高能机械球磨法 高能机械球磨法是利用球磨机的转动或振动,对原料进行强 烈的撞击、研磨和搅拌。 2)草酸锡盐热分解法 2.液相法 1)醇—水溶液法 2)溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法的基本原理是:金属醇盐或无机盐在有机介质 中经水解、缩聚,形成溶胶,溶胶聚合凝胶化得到凝胶,凝胶经 过加热或冷冻干燥及焙烧处理,除去其中的有机成分,即可得
到纳米尺度的无机材料超细颗粒。 3)微乳液法 微乳液法是将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中;然后这两种反应物在一定条件下通过物质交换彼此发生反应,借助超速离心,使纳米微粒与微乳液分离;再用有机溶剂清洗除去附着在表面的油和表面活性剂;最后在一定温度下干燥处理,即可得到纳米微粒的固体样品。 4)沉淀法 沉淀法分直接沉淀法和均匀沉淀法，直接沉淀法是制备超细氧化物广泛采用的一种方法,它是在含有金属离子的溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,除去阴离子,沉淀经热分解。均匀沉淀法是利用某一反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢均匀地释放出来。制得超细氧化物。 5)水热法 水热法制备超细微粉的技术始于1982年,它是指在高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应氧化物在水中的溶解度,氢氧化物溶入水中同时析出氧化物。 6)微波法 7)锡粒氧化法 3.气相法 1)等离子体法 等离子体法是在惰性气氛或反应性气氛下通过直流放电
水热法制备纳米二氧化锡微粉
专业：应用化学08届1班；姓名：第1组；同组人员：； 课程名称：无机合成化学实验 实验名称：水热法制备纳米SnO2微粉 实验日期：2011年4月19日 一．实验目的 纳米SnO2微粉的制备和表征。 二．实验原理 纳米SnO2具有很大的比表面积，是一种很好的气皿和湿皿材料。水热法制备纳米氧化物微粉有很多优点，如产物直接为晶体，无需经过焙烧净化过程，因而可以减少其它方法难以避免的颗粒团聚，同时粒度比较均匀，形态比较规则。因此，水热法是制备纳米氧化物微粉的好方法之一。 水热法是指在温度不超过100℃和相应压力（高于常压）条件下利用水溶液（广义地说，溶剂介质不一定是水）中物质间的化学反应合成化合物的方法。 水热合成方法的主要特点有：（1）水热条件下，由于反应物和溶剂活性的提高，有利于某些特殊中间态及特殊物相的形成，因此可能合成具有某些特殊结构的新化合物；（2）水热条件下有利于某些晶体的生长，获得纯度高、取向规则、形态完美、非平衡态缺陷尽可能少的晶体材料；（3）产物粒度较易于控制，分布集中，采用适当措施尽可能减少团聚；（4）通过改变水热反应条件，可能形成具有不同晶体结构和晶体形态的产物，也有利于低价、中间价态与特殊价态化合物的生成。基于以上特点，水热合成在材料领域已有广泛应用。水热合成化学也日益受到化学与材料科学界的重视。本实验以水热法制备纳米SnO2微粉为例，介绍水热反应的基本原理，研究不同水热反应条件对产物微晶形成、晶粒大小及形态的影响。 水热反应制备纳米晶体SnO2的反应机理如下: 第一步是SnCl4的水解 SnCl4+4H2O Sn（OH）4↓+4HCl 形成无定形的Sn（OH）4沉淀，紧接着发生Sn（OH）4的脱水缩合和晶化作用，形成SnO2纳米微晶。 n Sn（OH）4→n SnO2+2n H2O （1）反应温度：反应温度低时SnCl4水解、脱水缩合和晶化作用慢。温度升高将促进SnCl4的水解和Sn（OH）4脱水缩合，同时重结晶作用增强，使产物晶体结构更完整，但也导致SnO2微晶长大。本实验反应温度以120℃~160℃为宜。 （2）反应介质的酸度：当反应介质的酸度较高时，SnCl4的水解受到抑制，中间物Sn （OH）4生成相对较少，脱水缩合后，形成的SnO2晶核数量较少，大量Sn4+离子残留在反应液中。这一方面有利于SnO2微晶的生长，同时也容易造成粒子间聚结，导致产生硬团聚，这是制备纳米粒子时应尽量避免的。 当反应介质的酸度较低时，SnCl4水解完全，大量很小的Sn（OH）4质点同时形成。在水热条件下，经脱水缩合和晶化，形成大量SnO2纳米微晶。此时由于溶液中残留的Sn4+离子数量也很少，生成的SnO2微晶较难继续生长。因此产物具有较小的平均微粒尺寸，粒子间的硬团聚现象也相应减少。本实验反应介质的酸度控制在pH=1.45。 （3）反应物的浓度:单独考察反应物浓度的影响时，反应物浓度愈高，产物SnO2的产率愈低，这主要是由于当SnCl4浓度增大时，溶液的酸度也增大，Sn4+的水解受到抑制的缘故。 当介质的pH=1.45时，反应物的粘度较大，因此反应物浓度不宜过大，否则搅拌难于进行。一般用【SnCl4】=1mol?L-1为宜。
纳米二氧化锡ATO透明隔热涂料的研制
纳米二氧化锡ATO透明隔热涂料的研制2010/6/23/8:26来源：中国防腐网作者：刘成楼 刘成楼 （北京虹霞正升涂料有限责任公司，北京102400） 慧聪涂料网讯：摘要：以有机硅乳液改性丙烯酸树脂为成膜物，以纳米掺锑二氧化锡（ATO）粉体为颜填料，在助剂的配合下制备成水性纳米透明隔热涂料，将其涂刷在玻璃表面，形成一层透明隔热涂膜，在满足采光需要的同时，又使玻璃具有一定的隔热功能。 关键词：纳米掺锑二氧化锡（ATO）；玻璃；透明；隔热；涂料 中图分类号：TQ637文献标识码：A文章编号：1007－9548（2010）02－0006－04 1引言 建筑节能，就是在保证居室温度舒适的环境条件下，通过技术进步、科学选材、合理设计、性价比优化等途径，把居室建筑长期使用的采暖和降温性的能耗降低。良好的建筑外保温围护结构，可以确保建筑对能耗的需求减少50%以上，极大地降低了能源的总体消耗水平[1]。目前，我国对建筑围护结构主要推行外墙外保温和屋面保温系统，且技术已经成熟，而对改善门窗的保温隔热性技术还不够成熟。 从国家标准对住宅围护结构不同部位的传热系数（K）规定中可以看出：墙体不大于2.00W（/m·2K）、屋顶不大于1.26W（/m·2K）、窗不大于6.40W（/m2·K），普通玻璃窗的传热系数是墙体的3.2倍，是屋顶的5倍，因此，普通玻璃窗成为建筑保温围护结构中的薄弱环节，况且，为了提高室内的采光明亮度，现代建筑设计的窗户面积都较大。为了节能，科研人员进行了广泛的研究和探索，先后研制成金属镀膜隔热玻璃、真空玻璃、贴膜玻璃、Low-E玻璃等节能产品，但是这些产品也存在一些问题，其在可见光区的不透明性和高反射率限制了它的应用范围[2]。透光率低、隔热效果不佳、工艺条件控制复杂、且价格昂贵（普通玻璃贴热反射膜成本为130~160元/m）2，限制了其应用推广。市场急需一种性价比高的透明隔热涂料来解决这一关键问题[3]。 本研究以有机硅乳液改性丙烯酸树脂为成膜物，以纳米掺锑二氧化锡（ATO）为颜填料，在助剂的配合下，制备成水性纳米透明隔热涂料，将其涂刷在玻璃表面，形成一层透明隔热薄膜，在满足室内采光需要的同时，又使玻璃具有一定的
【开题报告】ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究
开题报告 电气工程与自动化 ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究 一、选题的背景与意义： 随着电子信息产业的迅猛发展，透明导电薄膜材料被广泛应用于半导体集成电路、平面显示器、抗静电涂层等诸多领域，市场规模巨大。 1. 透明导电薄膜的概述 自然界中往往透明的物质不导电,如玻璃、水晶、水等，导电的或者说导电性好的物质往往又不透明,如金属材料、石墨等。但是在许多场合恰恰需要某一种物体既导电又透明,例如液晶显示器、等离子体显示器等平板显示器和太阳能电池光电板中的电极材料就是需要既导电又透明的物质。透明导电薄膜是薄膜材料科学中最重要的领域之一，它的基本特性是在可见光范围内，具有低电阻率，高透射率，也就是说，它是一种既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。正是因为它优异的光电性能，它被广泛的应用在各种光电器件中，例如：平面液晶显示器（LCD），太阳能电池，节能视窗，汽车、飞机的挡风玻璃等。自从1907年Badeker制作出CdO透明导电薄膜以后，人们先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等为基体的透明导电薄膜。目前世界研究最多的是掺锡In2O3（简称ITO）透明导电薄膜，掺铝ZnO（简称AZO）透明导电薄膜。同时，人们还开发了CdInO4、Cd2SnO4、 Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。 2. SnO2基薄膜 SnO2（Tin oxide，简称TO）是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度Eg=3.6eV，n 型半导体。本征SnO2薄膜导电性很差，因而得到广泛应用的是掺杂的SnO2薄膜。对于SnO2来说，五价元素的掺杂均能在禁带中形成浅施主能级，从而大大改善薄膜的导电性能。目前应用最多、应用最广的是掺氟二氧化锡（SnO2:F，简称FTO）薄膜和掺锑二氧化锡（SnO2:Sb,简称ATO）薄膜。SnO2:Sb薄膜中的Sb通常以替代原子的形式替代Sn的位置。掺杂Sb浓度不同，电阻率不同，最佳Sb浓度为0.4%-3%（mol）的范围对应电阻率为10-3Ω·cm，可见光透过率在80%-90%。SnO2:F薄膜热稳定性好、化学稳定性好、硬度高、生产设备简单、工艺周期短、原材料价格廉价、生产成本
纳米二氧化锡项目投资方案(立项申请报告)
纳米二氧化锡项目 投资方案 一、项目概况 （一）项目名称 纳米二氧化锡项目 全市地区生产总值增长8%（预计数，下同）；规模以上工业增加 值增长8.8%；固定资产投资增长10%；社会消费品零售总额增长10%；地方一般公共预算收入增长8%；全体居民人均可支配收入增长8.8%， 高质量发展取得重大进展。今年是全面建成小康社会和“十三五”规 划收官之年，长沙的未来机遇和挑战同在，发展与风险并存。从机遇看，我国经济稳中向好、长期向好的基本趋势没有改变，国家坚持宏 观政策要稳、微观政策要活、社会政策要托底的政策框架，逆周期调 节力度不断加大，技术创新、减税降费等方面的政策支持将会叠加发。从挑战看，我国正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力 的攻关期，结构性、体制性、周期性问题相互交织，受“三期叠加”、经济下行压力加大和三大攻坚战任务仍然艰巨等影响，长沙推动经济 高质量发展与生态高水平保护的统筹需要持续加强，防范债务风险和 稳定投资增长的矛盾需要重点破解，应对先进城市竞争与带动区域共
同发展的关系需要协同推进。我们一定要保持定力、激发活力、创新 动力、形成合力，积极应对各种风险挑战，保持高质量发展良好势头，加快现代化长沙建设进程，努力展现省会城市更大担当、彰显幸福长 沙更大作为。全市经济社会发展的主要目标是：地区生产总值增长8% 左右；固定资产投资增长9%；规模以上工业增加值增长8.5%左右；社 会消费品零售总额增长10%；地方一般公共预算收入增长6.5%；全体 居民人均可支配收入增长8%；单位地区生产总值能耗下降2%，税收占 财政收入比重、减排任务完成省定指标；城镇登记失业率控制在4%以内，居民消费价格指数103.5左右。 （二）项目建设单位 xxx科技公司 （三）项目咨询规划单位 xxx泓域咨询 （四）项目选址 某某产业示范基地 （五）项目用地规模 项目总用地面积14413.87平方米（折合约21.61亩）。 （六）项目用地控制指标
透明导电薄膜用Sb掺杂SnO2光电特性研究[设计+开题+综述]
开题报告 电子信息科学与技术 透明导电薄膜用Sb掺杂SnO2光电特性研究 一、选题的背景与意义 近年来，随着科技的进一步发展，太阳能电池，高分辨率，大尺寸平面显示器，节能红外反射膜等广泛应用，对透明导电膜的需求越来越大。透明导电膜主要用于透明电极、屏幕显示、热反射镜、透明表面发热器、柔性发光器件、液晶显示器等领域。这就要求透明导电膜不但要有好的导电性，还要有优良的可见光透光性。根据材料的不同，透明导电膜可分为金属透明导电薄膜，氧化物透明导电膜、非氧化物透明导电薄膜及高分子透明导电薄膜。当前，氧化物及其复合氧化物薄膜的研究十分引人关注。本课题主要研究的是Sb掺杂SnO2（简称ATO）体系。 ATO主要成分的SnO2因其优良的光电性能而被广泛应用于透明导电、固态气体传感器及催化等领域。在透明导电膜中，SnO2因其优异的光电性能已被广泛应用，二氧化锡膜是较早获得商业应用的透明导电材料之一，SnO2是透明n 型宽禁带半导体材料，其Eg＝3.6 eV（300 K），纯SnO2的电阻率通常较高，其载流子浓度由氧空位决定，在SnO2中掺入少量的Sb离子能大幅度降低SnO2的电阻率并保持良好的透光性。 而随着电子工业以及相关高新技术产业的高速发展，具有半导体特性金属氧化物导电粉末尤其是超细粉末（如掺杂锑的氧化锡）由于其独特的稳定性和广泛的应用领域而得到迅速发展。 ATO（锑掺杂的二氧化锡）是一类新型浅色透明导电粉，它利用锑掺杂取代锡形成缺陷固融体时形成的氧空位或电子作为载流电子导电的。ATO可做优良隔热粉、导电粉使用。其良好隔热性能，被广泛的应用于涂料、化纤、高分子膜等领域。此外作为导电材料，在分散性、耐活性、热塑性、耐磨性、安全性有着其他导电材料无法比拟的优势。被应用于光电显示器件、透明电极、太阳能电池、液晶显示、催化等方面。
关于氧化锡的制备方法
SnO2体材料的密度为5.67g/cm，通常制备的SnO2薄膜密度大约为体材料密度的80～90%，熔点为1927摄氏度。SnO2及其掺杂薄膜具有高可见光透过率、高电导率、高稳定性、高硬度和极强的耐腐蚀性等性能。宽带隙半导体的纳米线具有巨大的纵横比，表现出奇特的电学和光学性能，使其在低压和短波长光电子器件方面具有潜在的应用前景。与传统SnO2相比,由于SnO2 纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面都会发生显著的变化。 二、纳米氧化锡的制备 1.固相法 1)高能机械球磨法 高能机械球磨法是利用球磨机的转动或振动,对原料进行强 烈的撞击、研磨和搅拌。 2)草酸锡盐热分解法 2.液相法 1)醇—水溶液法 2)溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法的基本原理是:金属醇盐或无机盐在有机介质 中经水解、缩聚,形成溶胶,溶胶聚合凝胶化得到凝胶,凝胶经 过加热或冷冻干燥及焙烧处理,除去其中的有机成分,即可得 到纳米尺度的无机材料超细颗粒。
3)微乳液法 微乳液法是将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中;然后这两种反应物在一定条件下通过物质交换彼此发生反应,借助超速离心,使纳米微粒与微乳液分离;再用有机溶剂清洗除去附着在表面的油和表面活性剂;最后在一定温度下干燥处理,即可得到纳米微粒的固体样品。 4)沉淀法 沉淀法分直接沉淀法和均匀沉淀法，直接沉淀法是制备超细氧化物广泛采用的一种方法,它是在含有金属离子的溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,除去阴离子,沉淀经热分解。均匀沉淀法是利用某一反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢均匀地释放出来。制得超细氧化物。 5)水热法 水热法制备超细微粉的技术始于1982年,它是指在高温、高压下一些氢氧化物在水中的溶解度大于对应氧化物在水中的溶解度,氢氧化物溶入水中同时析出氧化物。 6)微波法 7)锡粒氧化法 3.气相法 1)等离子体法 等离子体法是在惰性气氛或反应性气氛下通过直流放电 使气体电离产生高温等离子体,使原料熔化和蒸发,蒸气遇
氧化锡基纳米材料的制备及应用
氧化锡基纳米材料的制备及应用 应化081（10082072）X明辉 摘要：纳米氧化锡因其独特的性质，在诸多领域中都具有广阔的应用前景，如导电填料，气敏传感器、催化剂、变阻器、陶瓷、透明导电氧化物薄膜和隔热涂料等，是一种极具发展潜力的新型导电材料。本文按照固相法、液相法、气相法综述了目前常见的纳米二氧化锡合成方法，比较了各种方法的优缺点，并简要介绍了其表征。 关键词：纳米材料，氧化锡，制备方法 1 研究背景 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸X围（1-100nm），或者以它们作为基本单元构成的材料。按纳米材料的几何特征，人们常将其分为零维纳米材料（如纳米团簇、纳米微粒、人造原子）、一维纳米材料（如纳米碳管、纳米纤维、纳米同轴电缆）、二维纳米材料（纳米薄膜）和纳米晶体等。纳米材料尺寸小，比表面积大，具有量子尺寸效应，表面效应和宏观量子隧道效应，因此在光、热、电、声、磁等物理性质以及其他宏观性质方面都发生了显著地变化。所以人们试图通过纳米材料的运用来改善材料的性能。 SnO 2是一种重要的宽禁带n型半导体材料，带宽X围为3.6eV-4.0eV。SnO 2 是重要的 电子材料、陶瓷材料和化工材料。在电工、电子材料工业中，SnO 2 及其掺杂物可用于导电 材料、荧光灯、电极材料、敏感材料、热反射镜、光电子器件和薄膜电阻器等领域。在陶 瓷工业，SnO 2 用作釉料及陶瓷的乳浊剂，由于其难溶于玻璃及釉料中，还可用做颜料的载 体；在化学工业中，主要是作为催化剂和化工原料。SnO 2 是目前最常见的气敏半导体材 料，它对许多可燃性气体都有相当高的灵敏度。利用SnO 2 制成的透明导电材料可应用在 液晶显示、光探测器、太阳能电池、保护涂层等技术领域[1-3]。正是由于SnO 2 纳米材料的 广泛的应用背景，所以，纳米SnO 2 的制备技术已成为人们研究的热点之一。 2 文献综述 2.1 固相法合成SnO 2 纳米材料
P型透明导电SnO_2薄膜的研究进展
P型透明导电SnO2薄膜的研究进展 倪佳苗 赵修建3 郑小林 赵 江 (武汉理工大学硅酸盐材料工程中心教育部重点实验室 武汉 430070) Latest Progress of P2Type SnO2Transparent Conducting Oxide Films Ni Jiamiao,Zhao X iujian3,Zheng X iaolin,Zhao Jiang (K ey Laboratory o f Silicate Materials Science and Engineering Ministry o f Education,Wuhan Univer sity o f Technology,Wuhan430070,China) Abstract The latest advance of p2type SnO2transparent conducting oxide thin films,as one of the wide2band semi2 conductor materials,was reviewed in a thought prov oking way.The strengths and weaknesses of a variety of p2type SnO2 film growth techniques,such as spray pyrolysis,magnetron sputtering,and s ol2gel based chemical route,were tentatively analyzed.Discussion als o focused on fabrication of hom ogeneous p2n junctions by doping of im purities,and its possible ap2 plications.The p2type SnO2film with the highest conductivity of51952Ω-1cm-1has been success fully grown.The high quality p2n junctions made of indium tin oxide(IT O)films with g ood nonlinear current v oltage characteristics were als o reported. K eyw ords SnO2film,P2type transparent conducting film,Review,T ransparent Oxide 摘要 SnO 2 薄膜是一种应用广泛的宽禁带半导体材料。近几年来,随着对SnO2的光电性质及其在光电器件方面应用的开发研究,SnO2薄膜成为研究热点之一。制备掺杂的p型SnO2是形成同质p-n结以及实现其实际应用的重要途径。近年来,国内外在p型SnO2薄膜研究方面取得了较大的进展。目前报道的p型SnO2薄膜的最高电导率为51952Ω-1cm-1。并且得到了具有较好非线性伏安特性的铟锡氧化物的透明p-n结。本文就其最新进展进行了综述。 关键词 SnO2薄膜 P型透明导电膜 综述 透明氧化物 中图分类号:O472,T N304 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.167227126.2009.05.15 宽禁带半导体材料是目前半导体材料研究领域的热点之一。SnO2是一种对可见光透明宽带隙氧化物半导体,禁带宽度E g=316-410eV[1]。SnO2薄膜由于具有可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等优点,已被广泛地应用在太阳能电池、电热材料、透明电极材料以及气敏材料等方面。另外,与G aN和ZnO比较,SnO2具有更大的激子束缚能(SnO2: 130meV[2],ZnO:60meV[3],G aN:21meV[4])。因此,作为室温下发光材料,SnO2具有更大的潜力[5-6]。 迄今为止,投入实际应用的透明导电膜SnO2都是n型半导体薄膜。在微电子和光电子器件以及电路的应用中,它只能作为无源器件,因而限制了透明导电膜的应用。如果能制备出p型的透明导电膜,则可以拓宽它的应用领域。它将从无源器件,拓展到有源器件。例如可以制作透明p2n结有源器件,甚至可使整个电路实现透明化。 但是,由于存在诸多的本征施主缺陷如空位氧和间隙锡,对受主产生高度自补偿作用,SnO2为本征n型半导体,难以实现p型转变。薄膜p型掺杂的实现是SnO2基光电器件的关键技术,也一直是研究中的主要课题,目前已取得重大进展,本文结合国内外的研究成果,探讨p型SnO2薄膜的制备和掺杂技术的研究进展及其存在的关键问题。 收稿日期:2008211206 基金项目:教育部长江学者与创新团队发展计划项目(N o.IRT0547) 3联系人:;E2mail:opluse@https://www.360docs.net/doc/b217687578.html, 135 第29卷 第5期2009年9、10月 真 空 科 学 与 技 术 学 报 CHI NESE JOURNA L OF VAC UUM SCIE NCE AND TECH NO LOGY
掺杂对二氧化锡薄膜光电性能的影响
第46卷第4期2018年4月 硅酸盐学报Vol. 46，No. 4 April，2018 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.360docs.net/doc/b217687578.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2018.04.19 掺杂对二氧化锡薄膜光电性能的影响 王立坤1，郁建元1,2，王丽1，牛孝友1，付晨1，邱茹蒙1，晏伟静1，赵洪力1 (1. 燕山大学材料科学与工程学院，河北秦皇岛 066004；2. 唐山学院环境与化学工程系，河北唐山 063000) 摘要：二氧化锡(SnO2)是一种重要的透明导电金属氧化物半导体材料，掺杂可使其光电性能得到显著改善，拓展其应用领域。分析了SnO2薄膜的导电机制、载流子散射机理及近年来国内外学者对不同类型掺杂的SnO2薄膜的研究。掺杂引入的缺陷能级增加了载流子浓度，提高了薄膜的导电性。杂质离子散射和晶界散射是影响薄膜载流子迁移率的主要散射机制。光电性能严重依赖于掺杂元素的种类及掺杂量，多元共掺杂是极具发展潜力的方法。 关键词：二氧化锡薄膜；掺杂；导电机制；散射机理；光电性能 中图分类号：TB43 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2018)04–0590–08 网络出版时间：网络出版地址： Effect of Doping on the Photoelectric Properties of Tin Dioxide Thin Films WANG Likun1, YU Jianyuan1,2, WANG Li1, NIU Xiaoyou1, FU Chen1, QIU Rumeng1, YAN Weijing1, ZHAO Hongli1 (1. College of Materials Science and Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, Hebei, China; 2. Department of Environmental and Chemical Engineering, Tangshan University, Tangshan 063000, Hebei, China) Abstract: Tin dioxide (SnO2) is an important transparent conductive metal oxide semiconductor, its electrical and optical properties can be significantly improved by doping, and the applications are expanded. Recent studies on the conductive mechanism, scattering mechanism of SnO2 film as well as different doped SnO2 films were reviewed. The defect levels introduced by the doping increase the carrier concentration and improve the conductivity of the film. Impurity ion scattering and grain boundary scattering are the main scattering mechanisms that affect the mobility of the films. The electrical and optical properties are closely related to the type and amount of doping elements. Multi-element co-doping is a promising method. Keywords: tin dioxide thin film; doping; conductive mechanism; scattering mechanism; electrical and optical properties 二氧化锡(SnO2)是n型宽禁带半导体，禁带宽度约为3.5~4.0eV，等离子共振边位于3.2μm处，折射率大约为2.0，消光系数趋于零，在可见光及近红外光区透射率约为80%，具有四方金红石结构(如图1)。SnO2单胞中由2个Sn原子和4个O原子组成，晶格常数为a=b=0.4737nm，c=0.3186nm，c/a为0.637。O2?离子半径为0.140nm，Sn4+离子半径为0.071nm。SnO2薄膜与玻璃和陶瓷基片附着良好，附着力可达20MPa[1?2]，并且具有透明导电、机械硬度高、化学稳定性好和低成本等优点，广泛应用于发光器件、气敏传感器、太阳能电池、Low-E 建筑节能玻璃等领域[3?5]。 科学技术的进步与生产应用的发展对SnO2薄膜的光电性能提出了更高的要求，如基于SnO2薄膜的低辐射玻璃可大幅度降低建筑能耗，发展前景良好[6?7]。但如何进一步降低电阻率、提高红外光区反射率是目前极具挑战性的课题。SnO2薄膜的光学和电学特性强烈的依赖于其微观结构、化学计量比的偏离和掺杂。未掺杂的二氧化锡薄膜由于有限的氧空位浓度、较低的载流子浓度和迁移率， 电阻很高，电学、光学、低辐射性和气敏性能等难以满足使用要求。通过对SnO2薄膜进行掺杂，可显著改善其光 收稿日期：2017–05–16。修订日期：2017–07–15。 基金项目：国家重点研发计划资助项目(NO. 2016YFB0303902)；河北省应用基础研究计划重点基础研究资助项目(17961109D)。 第一作者：王立坤(1991—)，男，博士研究生。 通信作者：赵洪力(1960—)，男，博士，教授。Received date: 2017–05–16. Revised date: 2017–07–15. First author: WANG Likun(1991–), male, Doctoral. candidate. E-mail: 541470978@https://www.360docs.net/doc/b217687578.html, Correspondent author: ZHAO Hongli(1960–), male, Ph.D., Professor. E-mail: zhaohongli@https://www.360docs.net/doc/b217687578.html,
浅析二辛基氧化锡的制备与应用
浅析二辛基氧化锡的制备与应用 摘要】辛基锡系列热稳定剂用于PVC制品添加剂中，具有良好的热稳定性、透 明性、光稳定性和对人体无毒等优点，被广泛应用于食品、药品包装材料中。二 辛基氧化锡是制备二辛基锡类稳定剂的重要中间体，具有广泛的工业用途，本文 主要对二辛基氧化锡的合成方法和应用作简要介绍。 【关键词】二辛基氧化锡；热稳定剂；PVC 聚氯乙烯(PVC)材料具有强度高、耐腐蚀性和绝缘性好、透明度高等优点，又 因其具有价格低廉、原料来源丰富、制造工艺成熟等优势，被广泛用于轻工、机械、电子、建筑、纺织、航空、运输、包装以及农业等领域，是一种较理想的钢材、木材替代品。 PVC是一种热塑性树脂，为了避免降解和老化，加工过程中需要加入抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂等塑料助剂，其中热稳定剂是最重要的塑料助剂，其市场需 求量随PVC的产量增长而增长。有机锡类稳定剂是目前性能最好和最有发展潜力 的PVC热稳定剂之一，其中辛基系列稳定剂由于具有出色的热稳定性和耐候性及 防止初期着色性，无毒等优异性能，广泛应用于食品、药品等卫生要求高的包装 制品、食品级瓶子、上水管材等的应用上，应用前景广阔。 二正辛基氧化锡是合成PVC高效无毒有机锡热稳定剂的主要中间体，它与巯 基乙酸异辛酯、月桂酸、马来酸酐等反应所生成的辛基锡系列PVC热稳定剂的最 大特点是耐热性强，并且因其对人体无毒而用在食品及药品包装材料上，在PVC 稳定剂领域具有不可替代的地位。本文综述了二辛基氧化锡中间体的合成方法和 应用。 1 二辛基氧化锡的合成 1.1实验设备及仪器：电动搅拌器,循环水式真空泵，玻璃四口烧瓶，玻璃冷 凝管，恒压漏斗，分液漏斗，酸式滴定管，移液管，温度计等。 1.2实验原料和试剂：工业级四氯化锡SnCl4（云锡自产），氯丁烷，乙醚， 盐酸。 1.3格氏试剂的合成 格氏试剂通常是在干醚（乙醚等）中由镁和有机卤素衍生物相互作用生成的，作为溶剂的乙醚（或其它醚）有机试剂参与了络合物的形成，反应原理如下：格氏试剂含有C—Mg极性共价键，化学性质非常活泼，其中镁带有部分正电荷，碳带有 部分负电荷，R为一个亲核试剂，可与某些分子中带有部分正电荷的部分或正离子发生发应，这也是利用SnCl4格氏试剂反应合成四辛基锡的理论基础。 1.4四辛基锡的合成 过量的格氏试剂与锡（Ⅳ）氯化物反应，得到的产物用盐酸溶液洗涤，真空蒸馏回收溶剂，余下的有机物即为四辛基锡中间体。由于副反应的发生，只能得到含有多组分的四辛基 锡混合产物。为提高反应物纯度，可用稀酸溶液洗涤破坏未反应完全的四氯化锡和格氏试剂，同时加水到混合产物中搅拌，使生成的氯化镁溶解进入水相。反应原理如下：