N掺杂p型氧化锡纳米晶的制备及其图案化成膜

高质量p型透明导电薄膜是实现全透明pn同质结光电器件的关键，本项目拟研制出理论计算可行但至今未能获得的N掺杂p型SnO2薄膜。项目通过离子液体高温热解制备N掺杂浓度高、VO¨浓度低的SnO2纳米晶，将纳米晶的分散液经喷墨打印并烧结制备成高空穴浓度的p型SnO2透明导电薄膜。系统分析Sn源、N源、氧化气氛、离子液体、纳米晶分散过程、烧结制度等对SnO2纳米结晶性、N掺杂浓度、纳米晶形貌、禁带宽度、薄膜的N掺杂浓度、空穴浓度、薄膜形貌、可见光透过率等的影响。揭示N掺杂SnO2纳米晶的形成机制，探索抑制VO¨的有效手段，阐述N掺杂和形成空穴之间的关系、揭示气氛烧结对p型导电性能的作用规律，对比修正理论计算和实验研究之间的差异。建立由纳米晶粒子制备高空穴浓度N掺杂p型SnO2透明导电材料的方法。

本项目着眼于我国丰产金属锡的重要应用之一的二氧化锡基质材料的制备、应用及其产业化。针对目前二氧化锡薄膜、纳米粉体、微米粉体的研究热点以及实际应用时存在的制备（生产）过程品质低、稳定性差、效率低、成本高、污染严重等缺点。我们通过以金属锡为起始原料，先制备无卤素锡金属有机化合物，再进行高温热解、水热、溶剂热等方法系统研究氧化锡基质纳米晶，并进行喷墨打印制备薄膜。以无卤素锡金属有机物为原料，通过水热、溶胶-凝胶、燃烧合成等方法制备得到锑掺杂氧化锡纳米晶粉体、氧化铟锡纳米晶粉体、过渡金属及稀土掺杂的氧化锡纳米晶粉体、氧化锡碳纳米管复合粉体、氧化锡基质陶瓷色料粉体、氧化锡基质花岗岩磨料粉体等，并对相应粉体的具体应用如纳米分散、粉体烧结、气敏性能、磨料性能进行研究。以无卤素锡金属有机物为原料，通过超声喷雾热解、化学气相沉积等方法研究高导电性氧化锡薄膜的制备过程。对上述具有实际应用的纳米粉体、纳米粉体分散以及导电薄膜进行产业化开发，并取得成功，相关技术已投入实际生产。本项目的顺利实施对我国功能纳米材料制备科学、锡深加工、纳米粉体应用技术具有积极意义。特别是氧化锡基质纳米、微米粉体的制备、生产技术的高品质、低成本、重环保特征为国内外首创。