-實(shí)驗(yàn)三超聲霧化熱分解法制備ato薄膜

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1、實(shí)驗(yàn)三超聲霧化熱分解法制備ATO薄膜實(shí)驗(yàn)名稱：超聲霧化熱分解法制備ATO薄膜實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合訓(xùn)練所涉及課程：薄膜材料制備技術(shù)，材料科學(xué)基礎(chǔ)計(jì)劃學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解ATO薄膜的性能和應(yīng)用；2.了解超聲霧化器的使用方法；3.掌握SZT-2A四探針測(cè)試儀的原理和使用方法;4.掌握超聲霧化熱分解法制備薄膜的原理和方法;二、實(shí)驗(yàn)原理在透明導(dǎo)電氧化物（TCO,Transparentconductingoxide）薄膜中，S11O2薄膜具有透射率、電導(dǎo)率高，價(jià)格便宜，熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，受

2、到廣泛關(guān)注。未摻雜的SnCh薄膜電導(dǎo)率低，通過摻雜可以改善SnO2薄膜的光電性能。鎌和氟是兩種最常見的摻雜劑。SnC）2：Sb薄膜（ATO,AntimonyDopedTinOxide）是一類新型淺色透明導(dǎo)電薄膜，其中Sn呈+4價(jià)，Sb分別以+5、+3價(jià)存在。適量摻雜窗取代錫形成缺陷固融體時(shí)造成的氧空位或電子作為載流子，能顯著提高其導(dǎo)電性能。ATO薄膜對(duì)可視光的吸收率極弱，透明性高，能有效阻止紅外輻射和紫外線輻射，被應(yīng)用于光電顯示器件、透明電極、太陽(yáng)能電池、液晶顯示、催化等領(lǐng)域。制備ATO薄膜的方法很

3、多，如化學(xué)氣相沉積法、射頻濺射法、溶膠一凝膠法、噴霧熱分解法等。其中，噴霧熱分解法被認(rèn)為是在玻璃基板上鍍制各種功能薄膜最有效的一種方法。具冇設(shè)備簡(jiǎn)單，非真空沉積系統(tǒng)，易于操作，原料的選擇范圍廣，能實(shí)現(xiàn)大面積沉積等優(yōu)點(diǎn)而成為ATO薄膜最常用的制備技術(shù)之一。1.超聲霧化熱分解法制備ATO薄膜的原理噴霧熱分解法是將含金屬離子的溶液霧化后，噴向熱玻璃基板，隨著溶劑的揮發(fā)，溶質(zhì)在基板上反應(yīng)（熱分解）而形成薄膜的過程。絕大多數(shù)的噴霧熱分解法制備薄膜主要發(fā)生兩個(gè)過程：（1）在襯底溫度很低的情況下，霧化后的小液滴還

4、未等溶劑蒸發(fā)完就已噴濺到襯底表面，發(fā)牛溶劑蒸發(fā)氣化并在基板表面干燥沉積，最后溶質(zhì)反應(yīng)形成膜；（2）隨著襯底溫度的升高，小液滴在到達(dá)基板表面Z前溶劑蒸發(fā)完全，固相沉積物撞擊在基板表面，并反應(yīng)形成膜。SnCl4>SbCb水溶液吸收超聲波后，會(huì)分解生成以SnCb、SbCb和水分子為主的霧化蒸汽，向霧化杯屮通載氣，攜帶霧化的SnCb、SbCb和H2O蒸汽噴灑在加熱的襯底表面上，反應(yīng)物在襯底表面發(fā)生熱分解反應(yīng)生成ATO薄膜。反應(yīng)廢氣及未來(lái)得及沉積的反應(yīng)物蒸汽由通風(fēng)廚抽出。3.方塊電阻圖1薄膜狀導(dǎo)電材料示意圖對(duì)

5、任意如圖1所示。如果電流沿著垂直于寬和厚的方向，則電阻為/?=/?—W-h當(dāng)L=h時(shí)，表面成方塊，此時(shí)的電阻稱為方塊電阻，記為心單位為%方塊電阻口與導(dǎo)電膜的厚度h和電阻率。有關(guān)，與方塊大小無(wú)關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用超聲霧化熱分解法在玻璃和硅襯底上制備ATO薄膜，并測(cè)試薄膜的方塊電阻。!1!、實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)材料超聲霧化器，超聲波清洗儀，電阻爐，熱電偶溫控表，氣體流量控制計(jì)，四氯化錫，三氯化銳，鹽酸，載氣，玻璃片，酒精，丙酮，氫氧化鈉，去離子水,石棉網(wǎng)等。1?清洗襯底把硅片和玻璃片放進(jìn)燒杯中，倒入適量丙酮，

6、超聲清洗5分鐘；再用酒精超聲清洗5分鐘；Z后用10%的氫氧化鈉溶液浸泡20min；最后用去離了水沖洗,自然干燥，待用。1.安裝霧化杯按比例稱取四氯化錫和三氯化銖溶液，并加入適量乙醇，混合均勻，倒入霧化杯小。將霧化杯安裝于霧化器的指定位置。1.薄膜制備(1)將襯底放在石棉網(wǎng)中心，一起置于電阻爐上。(2)接通電阻爐電源，對(duì)襯底進(jìn)行加熱。使用鈉■佬熱電偶控溫表監(jiān)控襯底的溫度,使襯底溫度達(dá)到、并恒定在530±3°Co(3)開啟超聲霧化器的電源，使反應(yīng)劑霧化。⑷通載氣。打開氮?dú)馄康臏p壓閥，通過氣體流量控制計(jì)控

7、制載氣流量為lOOml/mino(5)薄膜沉積開始,計(jì)時(shí)20mino(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，依次關(guān)閉氣瓶閥門、氣體流量計(jì)、超聲霧化器電源及電阻爐電源,使樣品緩慢降至室溫，用躡子取出樣品。7.測(cè)試方塊電阻(1)開啟四探針測(cè)量?jī)x電源，預(yù)熱15分鐘。(2)通過按鍵選擇電流輸出。主機(jī)而板右側(cè)第一行五個(gè)指示燈，自左到右分別指示恒流源的“100mA”“10mA”“1mA”“l(fā)OOpA”“10(iA”5個(gè)工作狀態(tài)。指示燈亮表示選中該項(xiàng)。(3)通過按鍵選擇電壓量程。主機(jī)而板右側(cè)第二行三個(gè)指示燈，自左至右分別指示“2V”“2

8、00mV”“20mV”三個(gè)電壓量程。指示燈亮表示選中該項(xiàng)。(4)通過按鍵選擇測(cè)量方式。主機(jī)面板右側(cè)第三行三個(gè)指示燈，自左至右分別指示“電阻率”“方塊電阻”“電阻”三種測(cè)量方式。指示燈亮表示選屮該項(xiàng)。(5)將測(cè)試樣品置于測(cè)試架園形絕緣板的園心位置，取卜?探針保護(hù)套。(6)按一下測(cè)試架上的啟動(dòng)按鍵(小紅鍵)，隨即測(cè)試頭下降探針和被測(cè)工件接觸。稍后顯示測(cè)量結(jié)果，測(cè)試頭上升恢復(fù)到原來(lái)位置。(7)顯示器的第一行顯示測(cè)量結(jié)果，直接讀數(shù)記錄。(8)測(cè)試結(jié)束，關(guān)閉四探針測(cè)量?jī)x的電源，