ITO纳米粉体烧结及光电性能的研究-料科学与工程专业毕业论文.docx

摘要ITO纳米粉体烧结及光电性能的研究 摘要 ITO纳米粉体烧结及光电性能的研究 摘要 锡掺杂氧化铟(Tin．doped indium oxide，简称ITO)存在两种晶型：立 方铁锰矿结构(c．ITO)及六方刚玉结构(h-ITO)。ITO因其高的透光率及 优良电性能被广泛应用于各类光电器件上。本文采用溶剂热法制得h．ITO 粉体，共沉淀法及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助制得c—ITO粉体， 常压氧气氛制备ITO靶材，研究两种粉体烧结及光电性能的差异，最后 研究复合烧结助剂(Nb205．Bi203和ZnO．Bi203)含量和烧结温度对c—ITO 粉体烧结行为、微观结构及电性能的影响。 结果表明： c．ITO粉体的透射率及光学能隙宽度大于h．ITO粉体， 室温370nm激发波长下c—ITO粉体光致发光的强度低于h．ITO。c．ITO粉 体烧成靶材的电阻率相比于h．ITO粉体的烧结体更小且c．ITO粉体烧结 后致密度更高。当烧结温度增大时，c．ITO烧成靶材的相对密度逐渐提 高并在1 550。C时达到98．2％，由于在高温下h—ITO转变为c—ITO使原子 的迁移被激活促进晶粒粗化过程出现更多的孔洞结构。h—ITO烧成的靶 材相对密度先快速降低后稳定不变在13500C时最大相对密度值为 96．1％。当Nb205．Bi203含量从2wt．％增加到8wt．％及烧结温度从1350。C 增大到1550℃时，样品的相对密度先增大后变小，电阻率先快速降低后 缓慢变大。Nb205．Bi203含量为5wt．％，烧结温度为1450。C时，靶材相 对密度最高为99．6％，电阻率达到最低值1．75×104Q·cm。当Nb205．Bi203 万方数据 含量和烧结温度继续增加时，液相(Bi3NbO，)含量高晶粒生长过快，靶材 含量和烧结温度继续增加时，液相(Bi3NbO，)含量高晶粒生长过快，靶材 中出现晶粒间的桥联和交错结构且施主杂质(Nb205)含量的继续增加使 电性能变差。ZnO。Bi203从2wt．％增加到8wt．％时，c．ITO靶材相对密度 逐渐增加，载流子浓度减少，电子迁移率升高，电阻率变小。由于生成 的液相(Bi38Zn058)促进传质，且ZnO的掺入会产生氧空位使促进晶界 处的传质，ZnO．Bi203含量为8wt．％，烧结温度为1400。C时，c—ITO靶 材相对密度最大为99．3％，最低电阻率为7．32×10。4Q·cm。温度继续升高 时，ZnO蒸汽压迅速增大引起剧烈升华，出现大量孔洞，晶界散射增强、 靶材相对密度降低、电性能变差。 关键词： ITO纳米粉体，溶剂热法，共沉淀法，常压烧结，光电性能 II 万方数据 ABSTRACTSINTERING,OPTICAL ABSTRACT SINTERING,OPTICAL AND ELECTRICAL PRoPERTIES oF ITo NANoPoWDER ABSTRACT Tin—doped indium oxides(ITO)have two phases：cubic bixbyite structure ITO(c—ITO)and hexagonal corundum structure ITO(h-ITO)，which has been widely used in optical and electrical devices due to its high transmittance and excellent electrical properties．In this study,the h—ITO nanopowders were prepared by solvothermal method，the c—ITO nanopowders were synthesized by coprecipitation method with CTAB and the ITO targets were obtained by normal pressure sintering method at oxygen atmosphere．The effect of crystal structures on sintering，optical and electrical properties of ITO nanopowder Was discussed．Then，the influence of content of sintering aids(Nb205一Bi203， ZnO—Bi203)and sintering temperature on sintering behaviors，mircostructures and electrical properties W