Half-heusler phase ZrNiSn is one of the potential thermoelectric materials for high temperature application. In an attempt to investigate the effect of Sb doping on thermoelectric properties, half-heusler phase $ZrNiSn_{1-x}Sb_x$ ($0{\leq}x{\leq}0.08$) was synthesized by mechanical alloying of stoichiometric elemental powder compositions, and consolidated by vacuum hot pressing. Phase transformations during mechanical alloying and hot consolidation were investigated using XRD. Sb doped ZrNiSn was successfully produced in all doping ranges by vacuum hot pressing using as-milled powders without subsequent annealing. Thermoelectric properties as functions of temperature and Sb contents were evaluated for the hot pressed specimens. Sb doping up to x=0.04 in $ZrNiSn_{1-x}Sb_x$ was shown to be effective on thermoelectric properties and the figure of merit (ZT) was shown to reach to the maximum at x=0.02 in this study.
Rewritable optical disk is one of the essential data storage media in these days, which takes advantage of the different optical properties in the amorphous and crystalline states of phase change materials. As well known, data transfer rate is one of the most important parameter of the phase change optical disks, which is mostly limited by the crystallization speed of recording media. Therefore, we doped Sn/Bi to $Ge_2Sb_2Te_5$ alloy in order to improve the crystallization speed and investigated the dependence of phase change characteristics on Sn/Bi doping concentration. The Sn/Bi doped $Ge_2Sb_2Te_5$ thin film was deposited by RF magnetron co-sputtering system and phase change characteristics were investigated by X-ray diffraction (XRD), static tester, UV-visible spectrophotometer, electron probe microanalysis (EPMA), inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) and atomic force microscopy (AFM). Optimum doping concentration of Bi and Sn were 5${\~}$6 at.$\%$ and the minimum time for crystallization was below than 20 ns. This improvement is correlated with the simple crystalline structure of Sn/Bi doped $Ge_2Sb_2Te_5$ and the reduced activation barrier arising from Sn/Bi doping. The results indicate that Sn/Bi might play an important role in the transformation kinetics of phase change materials..
In order to investigate Sn substitution sites and interstitial O atoms in tin-doped indium oxide, molecular dynamics (MD) simulations were carried out. There are two kinds of cation sites in $In_2O_3$, namely b-site and d-site. NTP-MD simulations under the condition of 300 K and 0 GPa were performed with two kinds of cells substituted by Sn atoms at each site. The excess oxygen atom accompanied with Sn doping was also taken into consideration. According to the calculations of Sn potential energies in each site, it was revealed that Sn atoms were substituted for b-sites rather than for d-sites. It was also revealed that the interstitial excess oxygen atoms tend to be connected with the Sn atoms substituted for the d-sites Sn rather than for the b-site. There MD simulation results well agreed with the experimental results.
Due to its favorable optical properties, Cu2SnS3 (CTS) is a promising material for thin film solar cells. Doping, which modifies the absorber properties, is one way to improve the conversion efficiency of CTS solar cells. In this work, CTS solar cells with selenium doping were fabricated on a flexible substrate using sputtering method and the effect of doping on the properties of CTS solar cells was investigated. In XRD analysis, a shift in the CTS peaks can be observed due to the doped selenium. XRF analysis confirmed the different ratios of Cu/Sn and (S+Se)/(Cu+Sn) depending on the amount of selenium doping. Selenium doping can help to lower the chemical potential of sulfur. This effectively reduces the point defects of CTS thin films. Overall improved electrical properties were observed in the CTS solar cell with a small amount of selenium doping, and a notable conversion efficiency of 1.02 % was achieved in the CTS solar cell doped with 1 at% of selenium.
Zeferino, R. Sanchez;Pal, U.;Melendrez, R;Flores, M. Barboza
Advances in nano research
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제1권4호
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pp.193-202
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2013
In this article, we present the effects of Ag doping and after-growth thermal annealing on the photoluminescence (PL) and thermoluminescence (TL) behaviors of $SnO_2$ nanoparticles. $SnO_2$ nanoparticles of 4-7 nm size range containing different Ag contents were synthesized by hydrothermal process. It has been observed that the after-growth thermal annealing process enhances the crystallite size and stabilizes the TL emissions of $SnO_2$ nanostructures. Incorporated Ag probably occupies the interstitial sites of the $SnO_2$ lattice, affecting drastically their emission behaviors on thermal annealing. Both the TL response and dose-linearity of the $SnO_2$ nanoparticles improve on 1.0% Ag doping, and subsequent thermal annealing. However, a higher Ag content causes the formation of Ag clusters, reducing both the TL and PL responses of the nanoparticles.
Long term stability, sensitization in air, and gas sensing behaviors of tin oxide films were investigated with doping of antimony and palladium. The tin oxide films were prepared on a Corning glass by reactive rf sputtering method and tested for detection of hydrogen gas. Sb-doping improved a long-term stability in the base resistance of $SnO_2$ film sensor. A small amount of Pd doping caused the optimum sensor operating temperature to reduce and also enhanced the gas sensitivity, compared with the undoped $SnO_2$ film. Gas sensitivity depended largely on the film thickness. The important sensitization reactions for sensor operating were $(O_{2ads})+e^-\;{\rightarrow}\;2(O_{ads})^-$ on the surface of $SnO_2$ film at elevated temperature in air and a followed reaction of hydrogen atoms with $(O_{ads})^-$ ions.
Recently, Thin film transistors (TFTs) with amorphous oxide semiconductors (AOSs) can offer an important aspect for next generation displays with high mobility. Several oxide semiconductor such as ZnO, $SnO_2$ and InGaZnO have been extensively researched. Especially, as a well-known binary metal oxide, tin oxide ($SnO_2$), usually acts as n-type semiconductor with a wide band gap of 3.6eV. Over the past several decades intensive research activities have been conducted on $SnO_2$ in the bulk, thin film and nanostructure forms due to its interesting electrical properties making it a promising material for applications in solar cells, flat panel displays, and light emitting devices. But, its application to the active channel of TFTs have been limited due to the difficulties in controlling the electron density and n-type of operation with depletion mode. In this study, we fabricated staggered bottom-gate structure $SnO_2$-TFTs and patterned channel layer used a shadow mask. Then we compare to the performance intrinsic $SnO_2$-TFTs and doping hafnium $SnO_2$-TFTs. As a result, we suggest that can be control the defect formation of $SnO_2$-TFTs by doping hafnium. The hafnium element into the $SnO_2$ thin-films maybe acts to control the carrier concentration by suppressing carrier generation via oxygen vacancy formation. Furthermore, it can be also control the mobility. And bias stability of $SnO_2$-TFTs is improvement using doping hafnium. Enhancement of device stability was attributed to the reduced defect in channel layer or interface. In order to verify this effect, we employed to measure activation energy that can be explained by the thermal activation process of the subthreshold drain current.
Yoon, Hee Soo;Kim, Jun Hyung;Kim, Hyun Jong;Lee, Ho Nyun;Lee, Hee Chul
한국세라믹학회지
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제54권3호
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pp.243-248
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2017
Pd-doped $SnO_2$ thick film with a pure tetragonal phase was prepared on patterned Pt electrodes by an ink dropping method. Nanostructured $SnO_2$ powder with a diameter of 10 nm was obtained by a modified hydrazine method. Then the ink solution was fabricated by mixing water, glycerol, bicine and the Pd-doped $SnO_2$ powder. When the Pd doping concentration was increased, the grain size of the Pd-doped $SnO_2$ thick film became smaller. However, an agglomerated and extruded surface morphology was observed for the films with Pd addition over 4 wt%. The orthorhombic phase disappeared even at a low Pd doping concentration and a PdO peak was obtained for a high Pd doping concentration. The crack-free Pd-doped $SnO_2$ thick films were able to successfully fill the $30{\mu}m$ gap of the patterned Pt electrodes by the optimized ink dropping method. The prepared 3 wt% Pd-doped $SnO_2$ thick films showed monoxide gas responses ($R_{air}/R_{CO}$) of 4.0 and 35.6 for 100 and 5000 ppm, respectively.
Cl 불순물 도핑에 따른 $SnSe_2$ 이차원 전자소재의 고온(300~450 K) 전도 물성 변화를 고찰하였다. 고상합성법을 통하여, 도핑이 없는 $SnSe_2$ 소재와 Cl이 도핑된 $SnSe_{1.994}Cl_{0.006}$ 소재를 합성하였으며, X선 회절 실험을 통하여, 두 재료 모두 불순물 없는 단일상이 형성되었음을 확인하였다. 비저항의 온도의존성 측정을 통하여, 전기 전도 mechanism이 Cl 도핑에 의해 hopping 전도에서 축퇴 전도로의 전이가 일어남을 관찰할 수 있었으며, 홀효과 측정을 통해 그러한 전도 mechanism의 전이가, Cl의 효과적인 donor 역할에 따른 자유전자의 농도 증가에서 기인한 것임을 확인하였다. 온도에 따른 전자이동도의 변화 분석을 통하여, 도핑이 없는 $SnSe_2$의 고온 전기 전도는 grain boundary 산란이 지배적인 영향을 미치는 반도체 전도 특성을 보이는 반면, Cl 도핑에 따라 grain boundary 산란 효과가 저하되는 금속 전도 특성을 보인다는 것을 알 수 있었다.
Sb-doped tin oxide films were deposited on Corning glass 1737 substrate by plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) technique using a gas mixture of SnCl4/SbCl5/O2/Ar. The deposition behaviors of tin oxide films by PECVD were compared with those by thermal CVD, and effects of deposition temperature, r.f. power and Sb doping on the electrical properties of tin oxide films were investigated. PECVD technique largely increased the deposition rate and smoothed the surface of tin oxide films compared with thermal CVD. Electrical resistivity decreased with doping of Sb due to the increase of carrier concentration. However, large doping of Sb diminished carrier concentration and mobility due to the decrease of crystallinity, which resulted in the increase of electrical resistivity. As the deposition temperature and r.f. power increased, Cl content in the film decreased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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