sno_2薄膜的反应磁控溅射制备工艺、光学性能及多孔微观结构研究

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1、分类号TB321密级公开UDC31编号10299S1305028硕士学位论文SnO2薄膜的反应磁控溅射制备工艺、光学性能及多孔微观结构研究Reactivemagnetronsputteringtechnique,lightpropertyandporousmicrostructureofSnO2thinfilms作者姓名姚宏燚指导教师袁志钟副教授申请学位级别硕士学科（专业）材料学论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席刘强评阅人__________2016年06月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学

2、位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致

3、，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日SnO2薄膜的反应磁控溅射制备工艺、光学性能及多孔微观结构研究Reactivemagnetronsputteringtechnique,lightpropertyandporousmicrostructureofSnO2thinfilms专

4、业名称：材料学指导老师：袁志钟副教授姓名：姚宏燚2016年06月江苏大学硕士学位论文摘要SnO22是一种天然的宽禁带n型半导体，具有高载流子迁移率（250cm/V·s）、在可见光范围内透光率高、室温下激子结合能高达130meV等优点。因此，该类薄膜在透明导电薄膜、气敏探测器和光电器件等领域都有着广泛的应用。由于SnO2的缺陷态是其各项性能的主要影响因素，对其光学性能的表征又可以揭示其缺陷态的性质，因此，该项研究引起了广泛的关注；另外，纳米结构的SnO2薄膜将对其光学性能也会产生重要影响。所以，本论文对SnO2薄膜开展以下研究：首先，利用磁控溅射和扫描电镜（SEM

5、）等设备，研究了反应磁控溅射（RMS）的制备工艺参数对SnO2薄膜沉积速率、微观结构的影响；其次，利用管式气氛保护加热炉、紫外-可见光谱仪和光致发光等设备，研究了退火工艺对SnO2薄膜的光吸收、光致发光（PL）等性能的影响，简要分析了PL发光的机理；最后，利用快速热处理（RTP）设备和SEM，将RMS制备得到的SnO2薄膜进行惰性气体下的RTP处理，制备一种特殊微观形貌的SnO2薄膜，并分析和验证这种薄膜的形成机理。研究结果表明：（1）随着RMS制备参数中溅射气压、氧分压的增加和衬底温度的升高，SnO2薄膜沉积速率相应减小；在较高的衬底温度得到的SnO2晶粒较大

6、，表面更为粗糙；原生SnO2薄膜在O2气氛下退火可以改善其结晶度，原生柱状结构转变成致密的薄膜结构；（2）SnO2薄膜在经过退火之后，其光学禁带宽度达到3.85eV，其PL强度显著增强；位于约610nm的PL发光峰主要是源于SnO2薄膜表面纳米晶体表面悬挂键的未饱和电子态；（3）原生SnO2薄膜在经过Ar气保护的高温RTP处理之后，得到了一种多孔SnO2薄膜；经实验结果验证，该类薄膜的形成条件包括：（a）原生SnO2薄膜的结晶不完整；（b）在Ar气保护下进行RTP处理；（c）SnO2薄膜具有竖直柱状微观结构；（d）RTP保温温度要高于1000℃，且升温速率大于1

7、00℃/s。而且，原生SnO2薄膜的膜厚与多孔SnO2薄膜孔洞直径成正比关系，所以可以通过调整SnO2薄膜的方法来实现对多孔SnO2薄膜的孔洞直径的控制。关键词：SnO2薄膜反应磁控溅射光致发光快速热处理江苏大学硕士学位论文ABSTRACTSnO2isanaturalntypesemiconductorwithwidebandgap.Itsadvantagesincludehighcarriermobilityof250cm2/Vs,hightransparencytovisiblelightandexcitonbindingenergyashighas130m

8、eVatroomtemp