溶胶—凝胶法制备掺钛SnO2薄膜的气敏光学特性研究

冯金垣，周壹义，邓健强

（华南理工大学理学院，广东广州 510640）

0 引言

SnO2作为一种新型功能材料，具有熔点高、高温下不易分解、化学性质稳定、不易与强酸强碱反应等许多独特的光学、电学及催化性能，被广泛用于半导体、太阳能电池、气体传感器、液晶显示器、催化剂以及光学技术等领域［1，2］。以SnO2为气敏材料制备的气体传感器，可用于工业、国防、民用、运输等领域检测易燃易爆还原性气体，市场需求庞大。纯净SnO2的气体灵敏度较低，在一定程度上影响了气体传感器的检测精度。很多研究已发现，掺杂贵金属或其他物质，可以抑制SnO2晶粒的长大，改善材料的半导体性能，提高其气体灵敏度［3］。

本实验中，采用溶胶—凝胶法制备掺钛SnO2薄膜，研究常温下掺钛薄膜在丙酮、甲烷气氛下光谱反射率的变化。实验结果发现，薄膜对丙酮、甲烷不同气氛有着明显的不同反应，并且与钛掺杂量有很大关系。结果表明:掺钛SnO2薄膜在常温下实现气敏光学传感是可能的。

1 溶胶—凝胶法制备掺钛SnO2薄膜与测试方法

1.1 掺钛SnO2薄膜样品的制备

先取定量SnCl4·5H2O（分析纯），将其溶解于100 ml无水乙醇，同时加入适量的柠檬酸，得到未掺杂的锡溶液。然后再按不同的质量分数（采用质量分数分别为Ti∶Sn=5%，10%，15%的3种钛掺杂）取定量的（C4H9O）4Ti滴入上述未掺杂锡溶胶中，溶液边加热边搅拌回流2 h，搅拌加热温度控制在70℃。最后在室温下静止存放2d，得到均匀透明的钛掺杂锡溶胶［4，5］。

本实验采用匀胶法，将制备好的锡溶胶滴在清洁的基片玻璃上，在匀胶机上以5.0kr/min的速度高速匀胶30s，然后在干燥箱中80℃烘干10 min。……