溶膠凝膠法制備二氧化錫基低輻射薄膜及其性能研究.pdf

1、因建筑能耗日趨嚴(yán)重，具備保溫隔熱性能的低輻射鍍膜玻璃應(yīng)運(yùn)而生。SnO2作為一種典型的n型寬禁帶半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的光電性能，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。通過摻雜Sb、F、In等離子可優(yōu)化SnO2薄膜的光電性能，常見的制備工藝有噴霧熱解法、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射和溶膠-凝膠法等。其中，溶膠-凝膠法的制備工藝相對簡便、所需設(shè)備價(jià)格低廉，在溶膠配制階段即可進(jìn)行摻雜，經(jīng)熱處理后獲得的薄膜致密度好且純度較高，對基底沒有明顯的形狀要求，適用于大面積涂膜

2、，將它應(yīng)用于節(jié)能鍍膜玻璃的開發(fā)和生產(chǎn)，可得到高性價(jià)比、經(jīng)濟(jì)型的低輻射玻璃。
　　本論文基于對低輻射鍍膜玻璃的性能要求，采用溶膠-凝膠法，以二水合氯化亞錫（SnCl2·2H2O）和三氯化銻（SbCl3）為原料，無水乙醇和正丁醇為溶劑，乙酸為添加劑，在玻璃基底上制備Sb摻雜SnO2（SnO2:Sb）薄膜，分別討論了Sb摻雜量、提拉鍍膜次數(shù)以及熱處理溫度對SnO2:Sb薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響，并深入分析了Sb摻雜量和提拉鍍膜次數(shù)對薄膜紅外

3、波段光學(xué)性能影響的機(jī)理，同時(shí)總結(jié)了各項(xiàng)工藝參數(shù)對SnO2薄膜表面霧化和開裂的影響，為低輻射玻璃的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供了重要的相關(guān)理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)意義。
　　制備出的SnO2:Sb薄膜皆為多晶的四方金紅石型結(jié)構(gòu)，Sb摻雜在SnO2晶格中以替代Sn4+的位置而存在，未引起Sb的氧化物或者Sn的其它氧化物的衍射峰出現(xiàn)，沒有改變SnO2的晶體結(jié)構(gòu)。隨著提拉鍍膜次數(shù)的增加（3次、5次、7次），衍射峰強(qiáng)度隨之增強(qiáng)，薄膜厚度亦隨之增大，峰寬逐

4、漸變窄，薄膜結(jié)晶度提高。升高熱處理溫度（450℃~550℃）也可改善薄膜結(jié)晶度。
　　Sb摻雜量和提拉鍍膜次數(shù)對SnO2:Sb薄膜的光電性能影響很大。隨著摻量的提高（0.5mol％~6.0mol%），紅外波段的透射率急劇下降，其中，當(dāng)Sb摻量為3.0mol%，提拉鍍膜5次時(shí)，SnO2:Sb薄膜在紅外波段波長λ為2250nm處的透射率可降低至0，同時(shí)，在可見光區(qū)的透射率最大值超過80%，仍舊保持較高的可見光透射率。Sb摻雜量的提高導(dǎo)

5、致載流子濃度的增大，薄層載流子濃度最大值為1.695×1017cm-2，SnO2:Sb薄膜的薄層電阻降低，最小值為75.09Ω/□。在波長1000~2500nm的范圍內(nèi)，SnO2:Sb薄膜透射率隨著提拉鍍膜次數(shù)的增加顯著下降，其中，當(dāng)Sb摻雜量為3.0mol%，提拉鍍膜7次時(shí)，在波長λ為1700nm處，透射率降至0。由于載流子濃度隨著提拉鍍膜次數(shù)的增加而增大，引起SnO2: Sb 薄膜在紅外波段的強(qiáng)烈吸收。
　　在空氣濕