ITO前驱物浆料的制备及工艺对薄膜性能的影响

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铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,简称ITO)薄膜是一种n型半导体,由于其优异的光电性能及热稳定性,被大量用于各种光电仪器设备中。本文以无机盐为原料采用溶胶.凝胶法制备ITO无机和有机两种前驱物浆料,并在镀有SiO2的玻璃基片上制备ITO薄膜,同时对ITO前驱物浆料和ITO薄膜的性能进行了研究。在无机前躯体制各法中,利用沉降实验、Zeta电位、透射电镜研究了分散剂对浆料稳定性能的影响。通过考察不同pH值条件下,分散剂的种类及用量对ITO浆料稳定性的作用,探究添加剂对胶体溶液所起的静电效应和空间位阻效应。TEM照片表明浆料中的颗粒粒径范围为10~20nm。通过对不同热处理条件的研究表明,热处理温度越高,薄膜晶体的晶形结构越完全,晶体结构缺陷越少,ITO薄膜的光透过率增大,方电阻减小。不同Sn掺杂量对ITO薄膜光电性能影响的研究表明:不同Sn掺杂的ITO膜均为单一的立方铁锰矿结构;薄膜在可见光区平均透过率≥82%;基于对不同Sn掺杂量ITO薄膜的XRD数据分析,结果表明无机前躯体法制备ITO薄膜的自由载流子主要来源于氧缺位提供的导电电子;薄膜中自由电子由价带至导带的跃迁属于直接跃迁,且光学能隙值随Sn掺杂量的增加呈先增加后减小的趋势。有机前躯体制备法中,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备出了光电性能优异的ITO薄膜。研究了分散剂对ITO薄膜的结构和光电性能的影响,结果表明ITO薄膜晶体的择优生长方向,表面形貌以及光透过率取决于分散剂的种类。随着热处理温度的增加,在不同的分散剂条件下,薄膜呈现出不同的规律性。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5-6页
第一章 绪论第10-24页
    1.1 透明导电氧化薄膜的研究和发展概述第10-20页
        1.1.1 透明导电氧化物薄膜的研究进展第10-11页
        1.1.2 ITO晶体结构及能带理论第11-12页
        1.1.3 ITO的电学性质第12-14页
        1.1.4 ITO的光学性质第14-15页
        1.1.5 ITO的气敏性质第15页
        1.1.6 ITO薄膜的应用第15-16页
        1.1.7 ITO薄膜的制备方法第16-20页
    1.2 课题研究的意义与内容第20-24页
第二章 无机物前驱体法第24-60页
    2.1 ITO前驱物浆料的制备第24-29页
        2.1.1 实验原料和设备第24-25页
        2.1.2 ITO前驱物浆料的制备原理和流程第25-29页
        2.1.3 小结第29页
    2.2 ITO前驱物浆料的性能研究第29-43页
        2.2.1 分散剂对ITO前驱物浆料的影响第29-40页
        2.2.2 陈化时间对前驱物浆料的影响第40-42页
        2.2.3 小结第42-43页
    2.3 ITO薄膜的涂敷工艺第43-49页
        2.3.1 ITO薄膜的涂敷工艺简介第43页
        2.3.2 实验原料与设备第43-44页
        2.3.3 实验过程第44-46页
        2.3.4 涂敷工艺对ITO薄膜光电性能的影响第46-49页
        2.3.5 小结第49页
    2.4 热处理工艺对ITO薄膜的影响第49-52页
    2.5 锡掺杂对ITO薄膜的影响第52-60页
        2.5.1 锡掺杂量对ITO薄膜电性能的影响第52-55页
        2.5.2 锡掺杂量对ITO薄膜光学性能的影响第55-58页
        2.5.3 小结第58-60页
第三章 有机物前躯体法第60-80页
    3.1 ITO前驱物浆料的制备第60-63页
        3.1.1 实验原料和设备第60-61页
        3.1.2 ITO前驱物浆料的制备原理和流程第61-62页
        3.1.3 小结第62-63页
    3.2 ITO薄膜的涂敷工艺第63页
    3.3 ITO前躯体浆料对薄膜性能的影响第63-69页
        3.3.1 ITO前躯体浆料浓度对薄膜性能的影响第63-66页
        3.3.2 ITO前驱物浆料溶剂组成对薄膜性能的影响第66-68页
        3.3.3 小结第68-69页
    3.4 不同分散剂对ITO薄膜光电性能的影响第69-76页
        3.4.1 分散剂对ITO薄膜结构的影响第69-72页
        3.4.2 分散剂对ITO薄膜光电性能的影响第72-75页
        3.4.3 小结第75-76页
    3.5 热处理工艺对ITO薄膜电学性能的影响第76-80页
        3.5.1 在不同温度下涂敷层数与薄膜方电阻的关系第76-78页
        3.5.2 不同添加剂情况下薄膜方电阻与温度的关系第78-79页
        3.5.3 小结第79-80页
第四章 结论第80-82页
    4.1 无机前躯体法第80页
    4.2 有机前驱体法第80-82页
参考文献第82-88页
致谢第88-89页
研究成果及发表的学术论文第89-90页
作者简介第90-91页
北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书第91-92页
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