本研究利用共析出法及溶劑熱法成功製備摻雜鈣、鋰及銅之氧化銦錫粉末，摻雜濃度分別為4at%、6at%及8at%，並探討摻雜元素及含量對粉體之光學及電學性質影響。由XRD繞射分析知摻雜元素不會改變氧化銦錫晶體結構。由全光譜儀分析知，摻雜鈣離子會降低其能隙，呈現出紅移的趨勢；而摻雜鋰離子則會增加能隙，呈現出藍移的趨勢。由霍爾電壓分析知，載子濃度隨摻雜量提升而上升，遷移率則是相反。

The present study has been successful prepared the Ca, Li and Cu -doped ITO powders by the processes of co-precipitation and solvothermal, and the doping concentration are 4at%, 6at%, and 8at%. The effects of doped-elements and content on the optical and electricity properties of ITO powders were investigated. By XRD diffraction analysis, we know that the doped-elements would not change the crystal structure of indium tin oxide. Doping Ca in ITO powders lowered its band-gap energy, and then the spectrum appeared the trends of red-shifted by UV-Visible-NIR spectrophotometer. The band-gap energy of Li -doped ITO powders tended to increase and then the spectrums appeared the trends of blue-shifted. With the increment of the doping concentration, the carrier concentration increased and the mobility decreased.

總目錄

第一章 導論	1
1.1 前言	1
1.2 文獻回顧	3
1.2.1 氧化銦In2O3介紹	3
1.2.2 氧化銦錫介紹	4
1.2.2.1 Sn的摻雜濃度對氧化銦的影響	5
1.2.3 ITO之光學特性	6
1.2.4 ITO之導電特性	10
1.2.5 ITO粉末的製備方法	11
1.2.5.1 固相反應法	11
1.2.5.2 機械粉碎法	12
1.2.5.3 水熱法	12
1.2.5.4 溶劑熱法[46-47]	13
1.2.5.5 溶膠－凝膠法	13
1.2.5.6 電解法	15
1.2.5.7 噴霧燃燒法	15
1.2.5.8 噴霧熱分解法	16
1.2.5.9 析出法	16
1.2.6 ITO粉末的分散方法	18
1.2.6.1 分散方法	19
1.2.7 ITO的成膜方法	23
1.2.7.1 磁控濺鍍成膜	23
1.2.7.2 真空蒸鍍成膜[15]	25
1.2.7.3 浸鍍法[15]	25
1.2.7.4 噴霧熱分解法[15]	26
1.2.7.5 旋轉塗佈法	27
1.3 研究動機	28
第二章 實驗設計	29
2.1 實驗材料與設備	29
2.1.1 實驗材料	29
2.1.2 實驗設備	30
2.2 實驗步驟	31
2.2.1 ITO奈米粉體製作	31
2.2.2 ITO粉末溶劑熱法	31
2.2.3 ITO粉末分散	32
2.2.4 ITO漿料塗佈	32
2.2.5 ITO粉末壓錠	32
2.2.6 ITO圓柱錠真空煆燒	33
2.3 性質測試	33
2.3.1 X光繞射分析 [21]	33
2.3.2 粒徑分析 [64]	34
2.3.3 霍爾電壓分析[65]	35
第三章 結果與討論	36
3.1 摻雜元素對ITO導電型態改變	36
3.1.1 EDAX成分分析	37
3.2 在共析出反應中之顏色變化	39
3.3 ITO粉末在450℃空氣中煆燒之顏色變化	42
3.4 ITO摻雜粉末在溶劑熱後的性質分析	44
3.4.1 顏色變化	44
3.4.2 X光繞射分析	44
3.4.3 銅摻雜ITO粉末的特殊變化	48
3.4.4 ITO粉末的顯微結構	49
3.5 ITO漿料的性質分析	50
3.5.1 ITO漿料分散性	50
3.5.2 粒徑分佈	52
3.5.3 ITO漿料之光學性質	54
3.6 光學性質分析	54
3.6.1 紅移和藍移現象	55
3.6.2 紅外線阻斷效應(IR cut-off effect)	60
3.7 真空煆燒後之ITO電學性質	62
第四章　結論………………………………………..………………..63
第五章　文獻回顧…………………………………..………………..66

圖目錄

圖 1.1 In2O3之體心立方晶格結構	3
圖 1.2銦離子周圍氧離子的配置	4
圖 1.3載子密度與摻雜量關係取線圖	6
圖 1.4 Burstein-Moss效應示意圖	9
圖 1.5靜電穩定作用　　空間位阻穩定作用　　靜電空間位阻穩定作用[50]	19
圖 3.1摻雜6 at.% Ca的ITO粉末之EDAX	38
圖 3.2摻雜6 at.% Li的ITO粉末之EDAX	38
圖 3.3摻雜6 at.% Cu的ITO粉末之EDAX	38
圖 3.4摻雜鋰、鈣元素在共析出反應過程中的顏色變化(a)ph=1；(b)ph=3~4；(c) ph=5~6；(d)ph=7。	40
圖 3.5摻雜鋰、鈣元素在共析出反應過程中的顏色變化(a)ph=1；(b)ph=2；(c) ph=3；(d)ph=4；(e)ph=5；(f)ph=6；(g)ph=7；(h)沉澱之後顏色改變。	41
圖 3.6煆燒後摻雜鈣元素(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at之ITO粉末顏色	43
圖 3.7煆燒後摻雜鋰元素(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at之ITO粉末顏色	43
圖 3.8煆燒後摻雜銅元素(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at之ITO粉末顏色	43
圖 3.9溶劑熱後摻雜鈣元素(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at%的ITO粉末顏色	44
圖 3.10溶劑熱後摻雜鋰元素(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at%的ITO粉末顏色	44
圖 3.11未摻雜與摻雜4at%鋰和鈣元素ITO之XRD圖譜	45
圖 3.12未摻雜與摻雜6at%鋰和鈣元素ITO之XRD圖譜	46
圖 3.13未摻雜與摻雜8at%鋰和鈣元素ITO之XRD圖譜	46
圖 3.14溶劑熱後ITO粉末 XRD圖	47
圖 3.15溶劑熱後在高壓府內壁上發現析出銅	48
圖 3.16溶劑熱取出的溶劑內發現銅凝膠	48
圖 3.17摻雜鋰的ITO粉末之FE-SEM照片	49
圖 3.18摻雜鈣的ITO之FE-SEM照片	50
圖 3.19無Binder及分散劑之摻雜的ITO漿料沉降狀態	51
圖 3.20加入Binder及分散劑之摻雜鈣元素(a)4 at%; (b)6 at%;	51
圖 3.21加入Binder及分散劑之摻雜鋰元素(a)4 at%; (b)6 at%;	51
圖 3.22加入Binder及分散劑之摻雜銅元素(a)4 at%; (b)6 at%;	51
圖 3.23摻雜鈣離子(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at%ITO之粒徑分布	52
圖 3.24雜鋰離子(a)4 at%;(b)6 at%;(c)8 at%ITO之粒徑分布	53
圖 3.25 ITO薄膜示意圖	54
圖 3.26摻雜鈣元素20wt%ITO薄膜之Uv-vis光譜圖	57
圖 3.27摻雜鈣元素40wt%ITO薄膜之Uv-vis光譜圖	57
圖 3.28摻雜鈣元素60wt%ITO薄膜之Uv-vis光譜圖	58
圖 3.29摻雜鋰元素20wt%ITO漿料之Uv-vis光譜圖	58
圖 3.30摻雜鋰元素40wt%ITO漿料之Uv-vis光譜圖	59
圖 3.31摻雜鋰元素60wt%ITO漿料之Uv-vis光譜圖	59


表目錄

表 1.1 ITO主要用途表	28
表 3.1球磨後摻雜鈣離子ITO的粒徑大小百分比	53
表 3.2球磨後摻雜鋰離子ITO的粒徑大小百分比	53
表 3.3摻雜鈣元素紅藍移比較表	60
表 3.4摻雜鋰元素紅藍移比較表	60
表 3.5摻雜鋰和鈣元素能隙值	60
表 3.6摻雜鈣元素阻斷效應對照表	61
表 3.7摻雜鋰元素阻斷效應對照表	61
表 3.8 ITO摻雜鈣的電學性質	62
表 3.9 ITO摻雜鋰的電學性質	63

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