成型压力对GZO陶瓷靶材无压烧结致密化的影响

采用模压成型-无压烧结法制备Ga掺杂量为3wt%的氧化锌陶瓷靶材(ZnO∶Ga2O3=97∶3wt%).分析研究了成型压力对靶材致密度、物相组成、微观结构及烧结收缩变化率的影响.采用X射线衍射仪分析物相组成,扫描电镜观测烧结体断口形貌,用热膨胀仪分析试样烧结收缩曲线,阿基米德排水法测量试样密度.结果表明:成型压力对GZO靶材烧结时生成ZnGa2O4的固相反应有促进作用,并且当成型压力由120MPa提高到200MPa时,固相反应生成更多的ZnGa2O4尖晶石相导致GZO陶瓷烧结致密所需的温度也有所提高.成型压力为200MPa时靶材致密度最高,相对密度达93.54%TD.

热压烧结GZO陶瓷致密化与固相反应

以Ga_2O_3掺杂量(质量分数)为3%的ZnO-Ga_2O_3混合粉体为原料,采用热压烧结法制备GZO陶瓷。通过XRD、SEM、阿基米德排水法和四探针法对烧结试样的物相组成、显微结构、密度和电阻率等进行分析表征。结果表明:外加压力能有效降低GZO陶瓷烧结致密化温度;当外加压力为18 MPa时,随烧结温度升高,烧结体的密度和电导率增大;当烧结温度达1150℃时,烧结体密度和电导率达到最大值;但当烧结温度继续增大时,由于晶粒粗化和Zn元素挥发导致试样中气孔长大,试样致密度与导电性呈下降趋势。此外,ZnO-Ga_2O_3混合粉体在烧结温度较低时(1050℃),Ga_2O_3与ZnO固相反应生成ZnGa_2O_4立方尖晶石相;随着烧结温度升高,ZnGa_2O_4将与ZnO继续反应,生成与ZnO六方纤锌矿结构呈共格关系的复杂化合物ZnxGa_2O_(x+3),并且化合物化学式中x值随着烧结温度的升高而增加,化合物晶体结构逐渐接近ZnO六方纤锌矿结构。

烧结温度对GZO陶瓷靶材无压烧结致密化的影响

采用模压成型-无压烧结法制备Ga掺杂量为3 wt%的氧化锌陶瓷靶材（ZnO∶Ga_2O_3=97∶3,wt%）。分析研究了烧结温度对靶材致密度、物相组成、微观结构及烧结收缩变化率的影响。结果表明：烧结温度的升高对GZO靶材试样中的Ga元素扩散有促进作用,并且当烧结温度达到1000℃时,试样中经由固相反应生成ZnGa_2O_4尖晶石相,随着烧结温度进一步升高,生成的ZnGa_2O_4尖晶石相会与ZnO继续反应生成化合物Zn_9Ga_2O_（12）。烧结温度为1400℃时靶材致密程度最高,相对密度达90.5%TD（Theoretical Density）。根据试样的受热收缩曲线,制定出GZO靶材的烧结制度,按制度烧结得到的靶材试样相对密度提升至93.54%TD。

膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备不同膜厚的Al、Ga共掺杂透明导电ZnO薄膜.其他参数一定的情况下,通过控制旋涂次数得到不同厚度的薄膜,研究了薄膜厚度对GAZO薄膜的物相结构、表面形貌以及光电性能的影响.实验结果表明:所制备的GAZO薄膜均为六方纤锌矿结构多晶薄膜.随着膜厚的增加,GAZO薄膜(002)衍射峰强度增强,晶粒尺寸变大,薄膜结晶质量提高.在可见光范围内薄膜的平均光学透过率大于88%,薄膜电阻率随膜厚的增加逐渐减小.膜厚为10层(250nm)的GAZO薄膜光电综合性能最佳,其平均光学透过率高达98.5%,电阻率为4.9×10-3Ω·cm.