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钽掺杂二氧化钛薄膜的溶胶-凝胶法制备及光电性能调控

作者:李雯,徐刚,汪建勋,韩高荣,宋晨路 | 溶胶凝胶氢气退火光电性能

摘要:用溶胶凝胶法在石英基板上制备不同钽掺杂浓度的二氧化钛薄膜,并采取后续氢气退火的方法改善其光电性能以用于TCO薄膜。采取SEM、XRD等测试手段观察薄膜的微观形貌、结晶性能及组成态,并利用四探针测试、可见光透过率测试和椭偏测试得出薄膜的电学和光学性能。结果表明掺杂钽元素以Ta~(5+)形式存在于TiO_2晶格中,大大提高了二氧化钛薄膜的n型导电性能,这是由于掺钽后费米能级向导带方向移动所致。氢气退火后二氧化钛晶粒尺寸变大且均匀,薄膜的结晶性能得到改善,并且由于引入了更高浓度的氧空位,导电性能得到明显的提升。最终获得了钽掺杂浓度为8%、电阻率为7.95Ω·cm、可见光区域的透过率约为75%的钽掺杂氧化钛薄膜,有潜力应用于透明导电薄膜生产领域。

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材料科学与工程学报

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