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预先镀SiO_2膜玻璃基片SnO_2:Sb薄膜的溶胶凝胶法制备及表征

张君  
【摘要】:本论文介绍了节能镀膜玻璃概况、节能特性、原理、特别是低辐射膜的种类及常用的制备方法,并总结出SnO_2:Sb薄膜以其良好的导电性和优良的光学特点,方便的制备方法,能够成为经济型节能镀膜玻璃的主要膜层材料。 以无机金属盐SnCl_2·2H_2O和SbCl_3为原料,无水乙醇为溶剂,乙酸为催化剂,在普通的钠钙硅玻璃上预先镀一层SiO_2薄膜,采用溶胶凝胶浸渍法制备Sb掺杂SnO_2薄膜。研究了热处理温度、掺杂浓度和薄膜厚度对SnO_2:Sb薄膜结构和性能的影响,分析了薄膜的形成机理。结果表明溶胶凝胶法制备的SnO_2:Sb薄膜晶粒主要是四方相金红石结构,随着热处理温度的提高,SnO_2薄膜结晶性能提高,晶粒长大,发育趋向良好。热处理温度在773K时最好,低于此温度,碳没有完全燃尽,以C—0和C=0形式存在于薄膜中,高于此温度,会有部分Na~+扩散出来,降低了薄膜的导电性。Sb的掺杂浓度对薄膜的结构和性能影响很大,Sb的掺杂阻止晶粒的长大,随着掺杂浓度的增加,晶粒尺寸降低,半高宽增加,Sb~(3+)/(Sb~(5+)+Sb~(3+))的比值越来越大。适量的掺杂能显著提高薄膜的导电性能,并保持较高的可见光透射率和较高的红外反射率。发现在锑掺杂5at%时,薄膜的电学性能和红外反射性能最好。薄膜的厚度对性能和结构影响也很大,随着薄膜厚度的增加,SnO_2薄膜结晶性能提高,晶粒长大,发育趋向良好。但薄膜厚度的增大会增加薄膜表面的粗糙度。得到掺杂摩尔浓度为5%,浸渍涂膜8层,经773K热处理后的SnO_2:Sb薄膜,其方块电阻为78 Ω/口,载流子浓度可达1.1×10~(21)cm~(-3),迁移率为1.46cm~2V~(-1)s~(-1),可见光平均透射率为70%。


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