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簡介  

透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)是指一類具有高導(dǎo)電性,、在可見光范圍內(nèi)并具有很高透明度的重要光電材料。在自然界中,，透明的物質(zhì)通常不導(dǎo)電(如玻璃,、水晶等)，而具有導(dǎo)電性或者導(dǎo)電性良好的物質(zhì)又往往是不透明的(如金屬材料,、石墨等),。透明導(dǎo)電氧化 物薄膜打破了傳統(tǒng)的觀念，將透明度與導(dǎo)電性能相結(jié)合,，成為功能薄膜材料中具有特色的一類薄膜,，常見的TCO薄膜主要分為ITO薄膜、AZO薄膜,、FTO薄膜,、ATO薄膜等，目前已在光伏電池組件,、平面顯示器,、觸控面板、發(fā)光二極管(LEDs),、氣敏傳感器等不同領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,。

TCO薄膜表征分析

TCO薄膜的物相結(jié)構(gòu)對其產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性作用。通過物相分析,，我們可以深入了解TCO薄膜的晶體結(jié)構(gòu),、晶格參數(shù)、晶粒大小以及晶體生長的擇優(yōu)取向等關(guān)鍵特性,，這些特性與薄膜的光電性能如透明度,、導(dǎo)電能力和長期穩(wěn)定性緊密相關(guān)。

X射線衍射（XRD）技術(shù)是分析TCO薄膜的關(guān)鍵工具,，它能夠提供關(guān)于薄膜晶體結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的詳盡信息,。XRD分析得到的晶格參數(shù)、晶粒尺寸和擇優(yōu)取向等數(shù)據(jù),，對于FTO薄膜的光電行為和提高其性能穩(wěn)定性極為重要,。通過這些分析，研究人員能夠優(yōu)化TCO薄膜的制備工藝，從而提升其在各種應(yīng)用中的性能表現(xiàn),。

• 鑒定TCO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成,。通過分析XRD圖譜中的衍射峰，可以確定FTO薄膜是否為金紅石結(jié)構(gòu)以及是否存在其他相,，如四方相或立方相,。這些信息有助于了解薄膜的晶體質(zhì)量，進而影響其導(dǎo)電性和透明度,。

• 檢測TCO薄膜的晶格參數(shù),，包括晶格常數(shù)和晶面間距。這些參數(shù)的變化可能與薄膜生長過程中的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān),，從而影響薄膜的電子特性和機械穩(wěn)定性,。

• 評估TCO薄膜的晶粒尺寸和晶體取向。通過Scherrer公式,，可以從衍射峰的寬度計算晶粒尺寸,，而衍射峰的相對強度則可以提供晶體擇優(yōu)取向的信息。這些數(shù)據(jù)對于優(yōu)化薄膜的制備工藝和提高其性能具有重要意義,。

應(yīng)用案例

本實驗采用蘇州浪聲科學(xué)儀器有限公司的界FRINGE桌面式X射線衍射儀對某公司提供的TCO薄膜樣品的物相結(jié)構(gòu)進行了表征,。

（1）制樣

（2）測試參數(shù)設(shè)置

（3）測試結(jié)果與結(jié)論

樣品衍射圖譜

經(jīng)過GIXRD測試,，判定該薄膜樣品為FTO（SnO2:F）薄膜,，且存在（200）擇優(yōu)取向。FTO（SnO2:F）薄膜是氟摻雜的二氧化錫(Fluorine-doped Tin Oxide)的簡稱,，是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,，其主要成分為SnO2，并摻雜了氟元素F,。FTO薄膜具有優(yōu)異的透明性和導(dǎo)電性,，這是因為氟原子替代了部分的氧原子，形成了SnO2?xFx結(jié)構(gòu),，從而調(diào)節(jié)了材料的禁帶寬度和載流子濃度,，使得薄膜既透明又導(dǎo)電。FTO薄膜通常呈現(xiàn)四方金紅石型結(jié)構(gòu),，具有高載流子濃度和低電阻率的特性,。

SnO2單胞結(jié)構(gòu)

引用文獻(xiàn)：

樊琳, 許珂敬, 史曉慧, 賈雨輝, 張衡, 魏春城. 不同氟源對FTO薄膜性能影響及其作用機理. 材料工程, 2018, 46(9): 59-64.