半導體氧化物薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、半導體材料指的是導電性能介于金屬和絕緣體之間，具有半導體特性，室溫下電導率σ約在10-8～105 S·m-1范圍內的材料。而且半導體的電學性質與光強、電場強度、溫度、濕度等環境因素有關。半導體材料在材料領域中一直都處于重要的地位，也是現代以電子工業為代表的社會經濟的支柱，被譽為工業社會的食糧。
　　具有半導體特性的氧化物稱為半導體氧化物。氧化物半導體的電學特性隨著環境氣氛中的氧分壓的變化而變化:電導率隨氧化氣氛的增高而增加的稱為氧

2、化型半導體，是p型半導體;電導率隨還原氣氛的增高而增加的稱為還原型半導體，是n型半導體。
　　本文制備并表征了三類半導體氧化物材料:通過溶劑熱法在二氧化錫晶種膜上生長的二氧化錫薄膜;溶膠-凝膠法制備的二氧化鈦薄膜;化學氣相沉積法制備的氧化銦顆粒。主要的研究結果如下:
　　1二氧化錫薄膜材料的制備及其性能研究
　　實驗中通過溶劑熱反應在二氧化錫晶種膜的基礎上制備了高質量的二氧化錫薄膜。實驗結果表明，在溶劑熱反應過程中使用

3、十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑可以顯著改善薄膜的質量。當利用此薄膜制作成氣敏傳感器后，在溫和的實驗條件下，如常溫、常壓、干燥的空氣做背景氣體等，此類傳感器對二氧化氮氣體表現出良好的檢測能力，檢測限為0.5 ppm。而且，添加十二烷基苯磺酸鈉的薄膜對不同濃度的二氧化氮氣體表現出更高的分辨率。同時，氣體選擇性實驗表明，此類薄膜對不同的氣體具有明顯的選擇性。
　　2二氧化鈦薄膜材料的制備及其性能研究
　　利用溶膠-凝膠法，通過探索

4、溶膠的形成條件和涂膜條件，制備了高質量的二氧化鈦薄膜。對比實驗表明，當使用旋涂法時，此溶膠體系獲得的薄膜其質量高于用浸漬提拉法制備的薄膜。在制備多層薄膜時，選擇“涂膜-干燥-熱處理……涂膜-干燥-熱處理”步驟制備的薄膜較通過“涂膜-干燥……涂膜-干燥-熱處理”步驟制備的薄膜的厚度要大，結晶性要好。此外，光催化降解實驗表明，摻雜鍶后二氧化鈦薄膜對多種染料的光催化降解性能具有明顯的改善作用。
　　3硅襯底上氧化銦顆粒層的化學氣相沉積及

5、其生長機理研究
　　利用化學氣相沉積法在硅襯底上制備了氧化銦微米/納米顆粒。實驗中控制氧氣的流量為6 sccm，改變其他條件分別可以獲得高度對稱的八面體和截角八面體的氧化銦。進一步對產物的形成機理進行了研究。一方面，不同晶面的生長速率r的比值往往決定晶體的形貌;另一方面，參與反應的氣體的流動性和平均自由路程也對晶體的生長產生影響。八面體形貌的氧化銦是在系統動態平衡狀態下形成的，其各表面的增長速率是與其表面能相對應的。在非動態平衡條