Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất điện của phim siêu mỏng SnO2:Sb được chế tạo bằng quy trình lắng đọng colloid
Tóm tắt
Trong công trình này, chúng tôi đang điều tra cơ chế dẫn điện của phim siêu mỏng oxit thiếc pha tạp antimon (ATO) được sản xuất bằng quy trình lắng đọng colloid (CDP) của các tinh thể nano được tổng hợp qua phương pháp nhiệt dịch trong môi trường hữu cơ. Các phim ATO siêu mỏng được chuẩn bị từ các hạt nano chứa 9 mol% Sb và độ dẫn điện quan sát được ở nhiệt độ phòng lần lượt là 1.55, 1.10 × 10−1 và 1.83 × 10−3 Ω cm cho các phim có độ dày 40, 45 và 71 nm. Phân tích tinh thể bằng tia X, kính hiển vi điện tử truyền qua, kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi lực nguyên tử đã được tiến hành để điều tra các phim này, và các phép đo điện trở đã được thực hiện theo chế độ bốn tiếp điểm với nhiệt độ thay đổi từ −260 đến 27 °C (13–300 K ± 0.1 K). Kết quả cho thấy có sự phù hợp tốt với mô hình nhảy biến thiên không tương tác hai chiều (2D) của Mott đối với phim mỏng 45 nm, điều này không được quan sát thêm ở các phim ATO siêu mỏng thu được từ CDP.
Từ khóa
#phim siêu mỏng #oxit thiếc #antimon #lắng đọng colloid #dẫn điệnTài liệu tham khảo
M.V. Kovalenko, L. Manna, A. Cabot, Z. Hens, D.V. Talapin, C.R. Kagan, V.I. Klimov, A.L. Rogach, P. Reiss, D.J. Milliron, P. Guyot-Sionnnest, G. Konstantatos, W.J. Parak, T. Hyeon, B.A. Korgel, C.B. Murray, and W. Heiss: Prospects of nanoscience with nanocrystals. ACS Nano 9, 1012 (2015).
R.H. Gonçalves and E.R. Leite: The colloidal nanocrystal deposition process: An advanced method to prepare high performance hematite photoanodes for water splitting. Energy Environ. Sci. 7, 2250 (2014).
R.H. Gonçalves, L.D.T. Leite, and E.R. Leite: Colloidal WO3 nanowires as a versatile route to prepare a photoanode for solar water splitting. ChemSusChem 5, 234 (2012).
R.H. Gonçalves, B.H.R. Lima, and E.R. Leite: Magnetite colloidal nanocrystals: A facile pathway to prepare mesoporous hematite thin films for photoelectrochemical water splitting. J. Am. Chem. Soc. 133, 6012 (2011).
A.N. Pinheiro, E.G.S. Firmiano, A.C. Rabelo, C.J. Dalmaschio, and E.R. Leite: Revisiting SrTiO3 as a photoanode for water splitting: Development of thin films with enhanced charge separation under standard solar irradiation. RSC Adv. 4, 2029 (2014).
T.G. Conti, A.J. Chiquito, R.O. da Silva, E. Longo, and E.R. Leite: Electrical properties of highly conducting SnO2:Sb nanocrystals synthesized by a nonaqueous sol–gel method. J. Am. Ceram. Soc. 93, 3862 (2010).
M. Batzill and U. Diebold: The surface and materials science of tin oxide. Prog. Surf. Sci. 79, 47 (2005).
D.S.D. Amma, V.K. Vaidyan, and P.K. Manoj: Structural, electrical and optical studies on chemically deposited tin oxide films from inorganic precursors. Mater. Chem. Phys. 93, 194 (2005).
A.V. Singh, R.M. Mehra, A. Yoshida, and A. Wakahara: Doping mechanism in aluminum doped zinc oxide films. J. Appl. Phys. 95, 3640 (2004).
D. Fattakhova-Rohlfing, T. Brezesinski, J. Rathouský, A. Feldhoff, T. Oekermann, M. Wark, and B. Smarsly: Transparent conductive films of indium tin oxide with 3D mesopore architecture. Adv. Mater. 18, 2980 (2006).
K. James, H.P. Schweizer, and W. Kern: Chemical vapor deposition of antimony-doped tin oxide films formed from dibutyl tin diacetate. J. Electrochem. Soc.: Solid State Sci. Technol. 123, 270 (1976).
E. Shanthi, V. Dutta, A. Banerjee, and K.L. Chopra: Electrical and optical properties of undoped and antimony-doped tin oxide films. J. Appl. Phys. 51, 6243 (1980).
H. Kaneko and K. Miyake: Physical properties of antimony-doped tin oxide thick films. J. Appl. Phys. 53, 3629 (1982).
K.H. Kim and S.W. Lee: Effect of antimony addition on electrical and optical properties of tin oxide film. J. Am. Ceram. Soc. 77, 915 (1994).
C. Terrier, J.P. Chatelon, and J.A. Roger: Electrical and optical properties of Sb:SnO2 thin films obtained by the sol–gel method. Thin Solid Films 295, 95 (1997).
K.Y. Rajpure, M.N. Kusumade, M.N. Neumann-Spallart, and C.H. Bhosale: Effect of Sb doping on properties of conductive spray deposited SnO2 thin films. Mater. Chem. Phys. 64, 184 (2000).
K. Tsukuma, T. Akiyama, and H. Imai: Hydrolysis deposition of thin films of antimony-doped tin oxide. J. Am. Ceram. Soc. 84, 869 (2001).
B. Thangaraju: Structural, and electrical studies on highly conducting spray deposited fluorine and antimony doped SnO2 thin films from SnCl2 precursor. Thin Solid Films 402, 71 (2002).
E. Elangovan and K. Ramamurthi: A study on low cost-high conducting fluorine and antimony-doped tin oxide thin films. Appl. Surf. Sci. 249, 183 (2005).
J. Zhang, L. Gao, and M. Chen: Spark plasma sintering of high-density antimony-doped tin oxide ceramics from nanoparticles. J. Am. Ceram. Soc. 89, 3874 (2006).
T.R. Giraldi, M.T. Escote, A.P. Maciel, E. Longo, E.R. Leite, and J.A. Varela: Transport and sensors properties of nanostructured antimony-doped tin oxide films. Thin Solid Films 515, 2678 (2006).
V. Müller, M. Rasp, G. Stefanic, J. Ba, S. Günther, J. Rathousky, M. Niederberger, and D. Fattakhova-Rohlfing: Highly conducting nanosized monodispersed antimony-doped tin oxide particles synthesized via nonaqueous sol–gel procedure. Chem. Mater. 21, 5229 (2009).
Y. Wang, T. Brezesinski, M. Antonietti, and B. Smarsly: Ordered mesoporous Sb-, Nb-, and Ta-doped SnO2 thin films with adjustable doping levels and high electrical conductivity. ACS Nano 3, 1373 (2009).
L. Luo, D. Bozyigit, V. Wood, and M. Niederberger: High-quality transparent electrodes spin-cast from preformed antimony-doped tin oxide nanocrystals for thin film optoelectronics. Chem. Mater. 25, 4901 (2013).
C.A. Hoel, T.O. Mason, J.F. Gaillard, and K.R. Poeppelmeier: Transparent conducting oxides in the ZnO-In2O3-SnO2 system. Chem. Mater. 22, 3569 (2010).
M. Niederberger: Nonaqueous sol–gel routes to metal oxide nanoparticles. Acc. Chem. Res. 40, 793 (2007).
J.H. Ba, J. Polleux, M. Antonietti, and M. Niederberger: Non-aqueous synthesis of tin oxide nanocrystals and their assembly into ordered porous mesostructures. Adv. Mater. 17, 2509 (2005).
N. Pinna: The benzyl alcohol route: An elegant approach towards organic–inorganic hybrid nanomaterials. J. Mater. Chem. 17, 2769 (2007).
V. Skoromets, H. Nemec, J. Kopecek, P. Kuzel, K. Peters, D. Fattakhova-Rohlfing, A. Vetushka, M. Muller, K. Ganzerova, and A. Fejfar: Conductivity mechanisms in Sb-doped SnO2 nanoparticle assemblies: DC and terahertz regime. J. Phys. Chem. C 119, 19485 (2015).