锑掺杂二氧化锡薄膜的导电机理及其理论电导率_杨建广

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锑掺杂二氧化锡薄膜的导电机理及其理论电导率_杨建广

锑掺杂二氧化锡薄膜的导电机理及其理论电导率_杨建广
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增加,并与施主能级 !#&%发生补偿作用,减少了有 效载流子浓度,同时,提高掺杂浓度使粉末颗粒 度减小,导致 # & 4 和 # & # 增大。另外,随着掺杂 浓度的提高,载流子和杂质相遇的机会越来越多, 杂质离子对载流子的散射加强,影响了载流子的 迁移率 % ,这两种作用都使粉末电阻增大,导电能 力下降,即二氧化锡中锑掺杂的电导率存在理论 上限。 关于 ;89 和 789 的最佳掺杂问题,范志新等 人
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通过实验测量了 P3QR
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锑掺杂二氧化锡涂覆型导电纤维力电行为研究

锑掺杂二氧化锡涂覆型导电纤维力电行为研究


要 : 导 电纤维作 为一种 功能 纤维 ,具 有 电阻 “ 正
和 报道不 多 。本 文 以锑 掺杂 二氧化锡 ( T A O)为导 电粉 体, 以聚 己内酰 胺 ( A6 P )纤 维为基 体纤维 ,制 备 了具 有 较 好 导 电 耐 久 性 的 A O P 6 导 电纤 维 , 讨 论 了 T /A A OP T /A6导 电纤维体积 比电阻随拉 伸应 力 的变 化 , 并建 立 了数学模 型 ,为进一 步研 究其力 电行为奠 定了基础 。
中 ,纤维长度 6 m 0 m,两端采 用胶 带固定后 ,将 纸框从
中 间剪 断 ,用 L Y0 型 电子 纤 维 强力仪 在 拉伸速 率 L -6 2 mm/ n 下 ,将待 测 纤 维试 样 拉伸 到一 定 程度 ,用 0 mi D 23 Z 6 1型绝缘 电阻仪测试 纤维试 样 电阻。 和 L分别 为纤维拉伸 前后 的长度 ,R 和 尺 分 别为纤维 拉伸 前后 。
相 对湿度 5 %。 0
用莱州 电子 仪器有 限公 司 L Y 0 L -6型 电子纤 维强力 仪 测试纤维试 样力 学性 能 ,纤维长度 1mm,拉伸 速率 0 2 mm/ n 0 mi ,测试温 度 2 ℃ ,相对湿度 5 %。纤 维的力 0 0 电行为测试 如 图 1 所示 , 将待测 纤维垂试 样直置 入纸框
维普资讯

欣 等 :锑 掺 杂 二氧 化 锡涂 覆型 导 电 纤 维力 电行 为研 究
59 2
锑掺 杂二氧 化锡 涂覆 型导 电纤维 力 电行为研 究
金 欣 ,王 闻宇 2 肖长发
( . 工业大 学 材料 科学与 化学工程 学 院,天津 市改性与 功能纤 维重点实 验室 ,天津 3 0 6 ; 1 天津 0 10 2天津 爱勒 易医药材 料科 技有 限公司 ,天津 3 0 8 ) . 0 34

锑掺杂二氧化锡纳米导电浆料的制备与防静电应用

锑掺杂二氧化锡纳米导电浆料的制备与防静电应用
脂 中, 添加 量 为 1 . 5 % 时, 涂 层 的 电 阻率 为 1 0 n ・ e l T I , 可见 光 透 过 率 为 8 7 %。 关 键 词 :锑 掺 杂二 氧化 锡 纳米 导 电粉 体 ;环氧 地 坪 ;防静 电 中 图分 类 号 :T Q 6 3 0 . 7 文 献 标识 码 :A 文章 编 号 :1 0 0 9 — 1 6 9 6 ( 2 0 1 4) 0 1 — 0 0 1 3 — 0 5
对绝缘基体 防静 电效果越好 , 但小粒径 金属粉体 更
[ 收稿 日期 】 2 0 1 3 — 1 1 - 0 6
【 通信 作者 】 张建荣 , 博士 , 副教授 , பைடு நூலகம்期从事二氧化锡纳米新材料 的研 究 、 开发及其产业化 。
1 4
上海涂料
第5 2 卷
存在不能对涂料进行高速乳化剪切 、 砂磨等处理 的问
使用 成本。 在必 须使用上述 透明导 电粉体 和达到相 同防静 电效果 的情 况下 , 尽量 降低粉体 的使 用量成
为必 然选 择 。
目前环 氧地坪 的防静 电主要 采用浅色的导 电云
母粉 , 电 阻率 要 达 到 1 0 。Q ・ c m时 , 导 电云 母 粉 的 使 用 量 基 本 上 为涂 料 的 2 5 %左右 , 导 电 云母 粉 的价
电粉体从 云母粉表面剥落 , 从而丧失导电能力 。 这样 使得添加了导电云母粉的环氧涂料必须在短时间内用 完, 否则涂料 的防静电效果将大大降低 , 同时也增加
了地 坪 施工 企 业 的使 用 成 本 。此外 , 彩 砂环 氧 地 坪 也 逐 渐 被 人们 所 接 受 , 如对 其 增加 防静 电功 能 , 则 导 电 云母粉 因颜 色 问题 以及不 透 明外观 而根 本无 法使 用 。

锑掺杂量对ATO薄膜结构及光、电性能的影响

锑掺杂量对ATO薄膜结构及光、电性能的影响
A s atU igsl e m to n i n I adS C3 sr a r l,ni oydpdt xd ( T bt c : s o—gl e da dwt S C4 n b I a a m t a at n oe noie A O)fm r n h h w e s i m i is l
Ya g B o i g , h n a h a一 , h n al n C i ifn JaJ n o g I we n a pn Z o g Xio u Z a gXioi g , u ne g ,i u h n 。 Ge n a J Yi
(. colfP t ce cl eh o g ,azo nvrt o Tcnl y Lnhu7 0 5 ,hn I Sho o e ohmi cnl y L rh uU i syf eh o g ,azo 30 0 C i r aT o t e i o a; 2 S t KyL brtyo l ur ai ,a zo stt o hmcl hs sC i s A ae yo i cs . t e e aoao S i L bi t n L nh uI tu C e i yi ,hn e cdm S e e) a r f od c o n i ef aP c e f cn
第4 4卷 第 1期
21 0 2年 1月
无 机 盐 工 业
I 0RGAN C CHE C S I N I MI AL ND量对 A O薄 膜 结构 及 光 、 T 电性 能 的影 响 水
杨 保 平 钟 小 华 , 。 张晓 亮。崔 锦峰 贾均红。易戈 文。 , , ,
中图分类号 :Q 3 . 1 T 15 3 文献标识码 : A 文章编号 :0 6— 9 0 2 1 ) 1 0 1 0 10 49 (0 2 O — 09— 3

锑掺杂量对ATO薄膜结构及光、电性能的影响

锑掺杂量对ATO薄膜结构及光、电性能的影响

万方数据万方数据万方数据锑掺杂量对ATO薄膜结构及光、电性能的影响作者:杨保平, 钟小华, 张晓亮, 崔锦峰, 贾均红, 易戈文, Yang Baoping, Zhong Xiaohua,Zhang Xiaoliang, Cui Jinfeng, Jia Junhong, Yi Gewen作者单位:杨保平,崔锦峰,Yang Baoping,Cui Jinfeng(兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州,730050), 钟小华,Zhong Xiaohua(兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050;中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室), 张晓亮,贾均红,易戈文,Zhang Xiaoliang,Jia Junhong,Yi Gewen(中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室)刊名:无机盐工业英文刊名:Inorganic Chemicals Industry年,卷(期):2012,44(1)参考文献(10条)1.Zhang Daoli;Deng Zhibing;Zhang Jianbing Microstructure and electrical properties of antimony-doped tin oxide thin film deposited by sol-gel process[外文期刊] 2006(2/3)2.吕逵弟;余林;吴雅红二氧化锡超细粉体的制备及研究进展[期刊论文]-无机盐工业 2005(04)3.Li Lili;Mao Liming;Duan Xuechen Solvothermal synthesis and characterization of Sb-doped SnO2 nanoparticles used as transparent conductive films[外文期刊] 2006(03)4.彭迎慧;徐旺生配合-均相沉淀法制备纳米掺锑氧化锡[期刊论文]-无机盐工业 2008(03)5.孙跃枝;娄向东;李国强草酸溶解热解法制备二氧化锡及其气敏性能研究[期刊论文]-无机盐工业 2010(06)6.Jeon H J;Jeon M K;Kang M Synthesis and characterization of antimony-doped tin oxide (ATO) with nanometer-sized particles and their conductivities 2005(14/15)7.Terrier C;Chatelon J P;Roger J A Analysis of antimony doping in tin oxide thin films obtained by the sol-gel method[外文期刊] 1997(01)8.Krishnakumar T;Jayaprakash R;Pinna N Structural,optical and electrical characterization of antimony-substituted tin oxide nanoparticles[外文期刊] 2009(06)9.Terrier C;Chatelon J P;Berjoan R Sb-doped SnO2 transparent conducting oxide from the sol-gel dip-coating technique[外文期刊] 1995(01)10.Babar A R;Shinde S S;Moholkar A V Structural and optoelectronic properties of antimony incorporated tin oxide thin films 2010(02)本文链接:/Periodical_wjygy201201006.aspx。

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从晶体结构、氧化物半导体和薄膜物理的基本概 念出发,建立了氧化铟中锡掺杂载流子浓度公式, 并证明该浓度有极值存在,说明锡掺杂浓度有最 佳 值 。 该 极 值 为 !,-. /+01’2$ 3*+
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(’#)等。掺锑氧化锡(&!#)由于其低电阻率和
在可见光范围的高透光率而具有广阔的应用前景。 与工业用 $!# 相比, &!# 粉和 &!# 薄膜具有热稳 定性高和机械性能强等特点
[)]
#3!GH3F)IJF 6 #) )
(6)
GC4I+K 等人从热力学函数计算得知,在合适的
含氧气氛中加热掺杂 */ 的 *+#) 所得到的半导体是 价控半导体。 *+#) 中的 */)#, 在加热过程中氧化成 ・ */)#L, 而 它 可 看 成 由 */)#, */,#E 组 成 , 即 */,F 不 可能全部氧化成 */EF。 国内薄占满最早研究锑掺杂二氧化锡半导体 的导电机理。他
[E]

通过实验测量了 P3QR
国 外 对 &!# 的 导 电 机 理 研 究 较 早 , 01210345 研究了在 6--78-- 9 的温度范围内掺杂 */)#, 的半 导体 *+#), 并 认 为 它 是 一 种 + 型 半 导 体 。 在 很 高 的温度下和 */ 浓度很低时,导电电子主要是由 */ 提供的,但对于如何能提供导电电子的机理未能 阐明。 :1;1<=> 研究 */ 掺杂的 *+#) 半导体的电阻 率和氧分压间的关系后指出,高于 ?)@ 9 ,氧空位 施 主 占 优 势 。 <1A1B=>C= 等 人 研 究 了 掺 */ 的 *+#) 半导体的电导在不同温度和氧分压下的关系,提 出氧分压 D6 B= 时, */ 离子主要以 */EF存在, (即 ,低于此氧分压则转变成 */,F。在较高 */EF是施主) 氧分压下, *+#) 半 导 体 的 主 要 缺 陷 结 构 为 双 电 离
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&!# 为 一 种 具 有 优 异 导 电 性 能 的 金 属 氧 化 物
复合粉,可作透明导电膜材料,其制备和应用研 究目前在国内外都相当广泛,国外所用的抗静电 膜主要是在涂层材料中加入 &!# 粉。 &!# 超细导 电粉可以广泛应用于抗静电塑料、纤维、涂料、 显示器用 “三防”涂层材料、红外吸收隔热材料、 气敏元件、太阳能电极材料等,极具发展潜力。
SIQ 工艺制备的 */ 掺杂 *+#) 薄膜载流子浓度、迁
移率、电阻率、膜厚、紫外R 可见光区透射率、反 射率等性质,研究了 */ 掺杂 *+#) 薄膜电学与光学 性质。指出未掺杂时 &!# 以氧缺位施主导电为主, 其值 !I 可达 @T8U6-6V 4.W,; */ 掺杂后, !I 在 */XY
掺 杂 的 "#$% 又 称 为 透 明 导 电 氧 化 物 ( =>$ ) ,
微纳电子技术
!""# 年第 # 期
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纳米材料与结构
!"#$%"&’()"* + ,&(-.&-(’
常见的 !"# 有铟锡氧化物 ( $!# ) 、掺氟或掺锑氧 化 锡 ( %!# 、 &!#) 、 掺 铝 或 掺 镓 氧 化 锌 ( &’#、 的氧空位
为 电 导 率 ," 为 载 流 子 浓 度 ,# 为 载 流 子 价 态 ,$ 为电子电荷,% 为绝对迁移率(单位作用力下的载 流子漂移速度) )和根据粉体电阻公式 &/#&:%#& 4%
子紧密相邻外,接下来就是与本元胞内的 ? 个顶 点处的锡离子及上下左右前后 2 个相邻元胞中体 心处的锡离子相邻。因此可以设想,当一个锑替 位离子的周围及近邻的 *6 个锡离子格点上还有一 个 锑 替 位 离 子 时 , 即 锑 掺 杂 含 量 达 到 ’( @ *6 %*) 时,出现晶格畸变,离化杂质散射,使电导率和 透光率性能都下降。当一个氧空位的周围 *’ 个氧离 子中还有一个氧空位时,即氧空位含 量 达 到 ’ @ *$ 时,晶格畸变严重,导致结构不稳定,破坏了结 晶 性 也 不 能 提 高 电 导 率 。 前 面 讲 到 , ;89 属 于 " 型半导体,而 半 导 体 的 电 导 率 ! 主 要 取 决 于 半 导 体中载流子的浓度和迁移率。! 的理论计算公式为
C4D; E:<#BFG<#F,=4D; HIBJ<#F,=4D; >K<IB3I,C4D; "K,#FBK<:,LM4D; N<IBO:#F
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$% !"
增加,并与施主能级 !#&%发生补偿作用,减少了有 效载流子浓度,同时,提高掺杂浓度使粉末颗粒 度减小,导致 # & 4 和 # & # 增大。另外,随着掺杂 浓度的提高,载流子和杂质相遇的机会越来越多, 杂质离子对载流子的散射加强,影响了载流子的 迁移率 % ,这两种作用都使粉末电阻增大,导电能 力下降,即二氧化锡中锑掺杂的电导率存在理论 上限。 关于 ;89 和 789 的最佳掺杂问题,范志新等 人
’ 根据材料的电导率公式 !/" (#$ ) % (式中, !
曾对二氧化锡的最佳掺杂含量理论表达式、
789 薄膜载流子浓度的理论上限作过探讨,但未对 ;89 的电 导 率 的 理 论 最 大 值 进 行 计 算 , 本 文 就 此
问题进行了研究计算。
$
理论计算
在 !"9’ 晶体中,每个锡离子除了与 2 个氧离
, JK, JK,IVQ 1<R 0I#&G0J:3:U:JQ IP 4=$ :5 )*%!A \!)9( !・ !*9Z8 ( [G<U:JQ O,V0,#J ) 34) 5", =K, ・ 0I#JV:3GJ:I# IP JK, IRQF,# S<#00:,5 JI 4=$ 0I#&G0J:3:U:JQ :5 "%’)*!+)@\!)9(! 34)5"?
)
导电机理
为使金属氧化物具有导电性,必须使费米半
球的重心偏离动量空间原点,使被电子占据的能 级和空能级之间不存在能隙 (禁带) ,否则一束光 入射会很容易引起光电效应。光子由于激发了电 子失去能量而衰减,为了不产生光电效应,要求 “禁带”宽度必须大于光子能量, *+#)“禁带”宽 度与 ,-- +. 波长的紫外线相对应,足以通过可见 光 。 如 果 *+#) 太 纯 , 则 导 电 性 较 差 , 但 可 利 用 “载流子密度”与 “杂质半导体”性质的关系加以 解决。即将 */ 作 “施主”按一定比例掺杂,增加 载流子密度,从而出现空穴导电,这样就能得到 吸收紫外、反射红外,透过可见光的 &!# 透明导 电膜
在研究了较高温度下锑掺杂二
氧化锡的导电机理后认为, *+#) 中掺杂 */)#,,在 半 密 封 及 ?E- 9 以 上 条 件 下 */)#, 转 化 为 */)#L (*/)#, ・ ,它能固熔到 *+#) 中,使它半导化。 */)#E) 温度在 ?E-766-- 9 时 */)#, ・ */,#E 中的 */EF使 *+#) 的半导化程度提高,而在 6)-- 9 时使 *+#) 半导化 的是 */EF和双电离的氧空位 GH3。 *53M>1 N A5 等人 认为,&!# 粉体的载流子主要为替代 *+LF进入晶格 的 */,F 转 化 为 */EF 时 所 产 生 的 自 由 电 子 , 因 而 在
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