研究目的
采用直流溅射技术制备SnO2掺杂TiO2薄膜的结构、表面形貌、电学及光学性能研究。
研究成果
通过XRD和EDAX分析证实了锐钛矿相SnO2掺杂TiO2薄膜的微观结构、光学及电学特性。在250°C沉积的薄膜电阻率-温度变化曲线计算得出激活能为Ea=0.69 eV。EDX检测确认存在Ti、Sn和O元素。SEM与AFM表面形貌显示薄膜均匀无针孔。SEM、TEM和AFM分析观察到具有细晶粒结构的均匀表面覆盖。FTIR和TEM结果证实形成了具有纳米晶粒的单相SnO2掺杂TiO2薄膜。
研究不足
本研究仅限于通过直流溅射技术制备的掺杂SnO2的TiO2薄膜的表征。未探讨其他掺杂浓度和沉积技术的影响。
1：实验设计与方法选择：
采用直流反应磁控溅射技术制备SnO2掺杂TiO2薄膜。将预清洗的玻璃基底置于真空腔室内，以钛靶为溅射源，该靶材掺杂了10%的SnO2粉末。控制基底与靶材间距为5厘米。先用旋转泵和扩散泵将腔室抽至优于4×10^-6托的本底真空，以氩气作为溅射气体，氧气作为反应气体。通过调节多种沉积参数进行薄膜制备，包括不同Ar/O2比例、基底温度、溅射功率、溅射时间及靶材-基底间距等。
2：样品选择与数据来源：
使用合成的TiO2-SnO2靶材在玻璃基底上沉积薄膜。
3：实验设备与材料清单：
钛靶（美国Sigma Aldrich公司，纯度99.99%）、SnO2粉末（美国Sigma Aldrich公司，纯度99.7%）、帕纳科X'pert PRO X射线衍射仪、日立S-3000H数字扫描显微镜、Picoscan 2000扫描探针原子力显微镜、200千伏Tecnai-20 G2透射电镜。
4：99%）、SnO2粉末（美国Sigma Aldrich公司，纯度7%）、帕纳科X'pert PRO X射线衍射仪、日立S-3000H数字扫描显微镜、Picoscan 2000扫描探针原子力显微镜、200千伏Tecnai-20 G2透射电镜。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：对沉积的氧化物薄膜进行结构、表面形貌、电学及光学特性表征。采用X射线衍射分析薄膜物相与结构，结合扫描电子显微镜、原子力显微镜和透射电子显微镜观察薄膜表面形貌。运用范德堡法测量薄膜电阻率和霍尔迁移率，通过触针式轮廓仪测定薄膜厚度，并辅以X射线结构分析与薄膜微观结构研究。
5：数据分析方法：
根据吸收光谱和透射光谱确定光学带隙Eg。吸收系数α与波长λ相关，如90%TiO2:10%SnO2薄膜在可见光区具有高透光性。这些光谱数据通过紫外-可见-近红外分光光度计（以玻璃基底为参比）在透射模式下测得。
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digital scanning microscope HITACHI, S-3000H
S-3000H
HITACHI
Scanning Electron Microscopy
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Ti target
99.99% pure
Sigma Aldrich
Source material for sputtering
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SnO2 powder
99.7% pure
Sigma Aldrich
Doping material
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PANanlytical, X’pert PRO powder diffractometer
X-ray diffraction analysis
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Picoscan 2000 scanning profile AFM microscopy
Picoscan 2000
Atomic Force Microscopy
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200 KV Tecnai-20 G2 TEM Instrument
Tecnai-20 G2
Transmission Electron Microscopy
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