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《中南大学》 2006年
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低团聚掺锑氧化锡纳米导电粉体的研究

吴湘伟  
【摘要】:Sb掺杂的SnO_2(antimony doped tin oxide,ATO)纳米粉体集中了普通ATO材料和纳米粉体的优点,是一种极具发展潜力的新型导电材料,在显示器件、电致变色、节能建筑玻璃、锂离子电池、太阳能利用、电磁屏蔽、抗静电等诸多领域有着广泛的应用前景。因此,深入了解ATO纳米粉体的结构、性能,研究粉体的晶相、电性能、粒度、团聚度以及表面性质等的控制方法与控制原理具有重要意义。但是目前就ATO纳米粉体的导电机制、掺Sb量和煅烧温度对粉体晶粒生长以及电性能的影响等方面的认识还存在一些不明确的地方,纳米粉体的抗团聚、表面有机化改性等方面需要发展新的方法。 在本论文工作中,作者首先采用共沉淀工艺制备ATO纳米粉体,系统地研究了ATO纳米粉体的晶相结构、晶粒度、电性能等与掺Sb量以及煅烧温度之间的关系;发现了在一定条件下粉体电阻率陡增,以及晶粒显著长大的现象;获得并分析了ATO纳米粉体的Raman散射谱;提出了粉体的晶粒生长模式以及ATO的能带模型。得出如下结论: 1.掺Sb量为0~25at%的粉体经550℃以上的温度煅烧处理后具有较好的结晶性;粉体中存在氧空位,掺入的Sb以Sb~(3+)和Sb~(5+)的形式替位Sn~(4+)而共存于SnO_2晶格中;随着掺Sb量的增加以及煅烧处理温度的升高,Sb~(3+)/Sb~(5+)的比例增大,使得晶胞体积增大。但是当掺Sb量超过一定值(~11at%)后,发生反吐,大部分Sb偏析、富集在晶界或晶粒表面,导致晶胞体积减小。偏析、富集在晶界或晶粒表面的Sb与O形成Sb—O配位化合物,这种化合物在掺Sb量高于14at%时,高温煅烧后形成可被XRD检测到的第二相Sb_2O_4,并且掺Sb量越高,形成Sb_2O_4相的温度越低。 2.ATO的导电载流子由Sb~(5+)替位Sn~(4+)产生的施主缺陷以及有效氧空位施主共同提供。由于ATO纳米粉体体相中Sb的浓度以及Sb~(3+)/Sb~(5+)的比例随掺Sb量的增加以及煅烧处理温度的升高而发生变化,其电阻率也发生相应的变化。掺入少量Sb可使粉体的电阻率迅速下降,当掺Sb量达到3at%以后,电阻率下降的幅度不大,到~7at%时电阻率最小,随后随掺Sb量的增加电阻率略有增大,在11at%以
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.1

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1 吴湘伟;低团聚掺锑氧化锡纳米导电粉体的研究[D];中南大学;2006年
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