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退火温度对Nb掺杂TiO2薄膜结构与性能的影响

2018-04-13苏雷生辛荣生

郑州大学学报(工学版) 2018年2期

苏雷生, 林 钰, 董 林, 辛荣生

(1.郑州大学 材料科学与工程学院, 河南 郑州 450001; 2.河南教育学院 化学系, 河南 郑州 450014)

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透明导电薄膜由于具有性能稳定、价格低廉,具有宽禁带、可见光透过率高、电阻率低等优点,所以被广泛用于平面显示、太阳能电池、电致变色镜、热镜、智能窗和薄膜电池等领域[1-3].

Nb掺杂TiO2(即NTO)薄膜是一种新型的透明导电材料.研究人员发现锐钛矿相Nb掺杂的TiO2薄膜具有和 ITO薄膜类似的光电性能[4].与传统透明导电材料ITO(铟锡氧化物)相比,NTO薄膜具有高折射率和高化学稳定性;而且Ti资源丰富,在地壳的储量约是In的10万倍,有望替代需大量消耗稀有金属In的ITO薄膜材料,广泛应用于光电器件领域[5].近年来,在NTO薄膜材料研究方面已取得了一些进展,文献[6]首次报告了NTO薄膜具有高的光电特性;文献[7]研究了用射频磁控溅射法制备NTO膜,在400~700 nm波长范围内透过率达80%以上;文献[3]使用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了NTO薄膜,电阻率降到9.5×10-4Ω·cm,可见光透过率达到75%以上.国内在Nb掺杂TiO2薄膜研究方面的文献报导不多,有关薄膜结构与性能的一些问题仍有待深入研究.

实验室制备Nb掺杂TiO2薄膜的方法很多, 常见的有磁控溅射法[8]、脉冲激光沉积法[5]、溶胶凝胶法[10]以及化学气相沉积法[5]等. 在这些制备方法中,磁控溅射法具有溅射速率高、衬底温度低、可控性好和易于获得大面积均匀薄膜等优点,因此采用磁控溅射技术制备锐钛矿相的TiO2纳米薄膜已成为近些年该研究领域的主要方……

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