激光诱导击穿谱检测土壤微量铜元素污染研究

清华大学电子工程系,北京100084摘要理论分析激光诱导击穿光谱(LIBS)的特性,研究谱线信噪比随激光能量和样品属性变化的规律,对土壤样品中的微量Cu元素进行实验测量有重要意义。实验采用的烧蚀激光波长为1064nm,脉冲宽度约10ns,重复率为1Hz。实验证实背景热辐射和元素特征辐射具有不同的空间变化规律,通过在空间上将两者分离获得较高的信噪比。当激光脉冲能量为40mJ时,实验采用的土壤样品的最佳测量位置为距离火花中心0.75mm处,选取Cu324.75nm和Cu327.39nm作为分析线,对含微量Cu元素土壤样品进行测量。采用内标法对测量结果进行定量分析,得到土壤中Cu元素的检测限可达到67mg·kg-1,满足国家土壤环境质量标准规定的二级土壤中Cu含量的要求。实验结果表明选择最佳光谱测量位置的方法能够有效提高信噪比,满足土壤中微量Cu污染检测的需求。

激光诱导击穿光谱定量检测土壤微量重金属元素方法研究

在对激光诱导击穿光谱数据分析的基础上提出了一种可以用于元素定量分析的方法。该方法利用傅里叶分析的方法研究了光谱数据中的不同部分(白噪声、热辐射噪声和原子发射光谱),通过带通滤波实现发射光谱与大部分噪声的分离,得到仅含少量白噪声的发射光谱;通过计算待量化元素谱线与其对应单位强度特征谱线的相似度引入卷积强度来衡量待测谱线的强度。选取Cu 324.75nm作为分析线,Ti 337.28nm谱线作为参考线,采用上述方法对含微量Cu元素土壤样品进行了测量。实验结果显示:Cu元素含量和其卷积强度的线性系数达到0.997 9,计算得到土壤中Cu元素的检测限为44mg.kg-1,达到国家土壤环境质量标准规定的二级土壤中Cu含量要求,测量相对误差在10%以内,表明该方法能够满足土壤微量重金属检测简便、快速的要求。

室温生长AZO/Al2O3叠层薄膜晶体管性能研究

针对目前大多数氧化物薄膜晶体管都需要采用热退火工艺来提高其性能不利于其在柔性显示器件中应用这一问题,提出了一种采用室温工艺制备的新型TFT器件,无需退火处理即可获得较好的器件性能。该器件采用脉冲激光沉积技术制备的AZO/Al_2O_3叠层结构作为沟道层。与单层AZO-TFT器件相比,叠层TFT器件具有更优异的性能,其迁移率为2.27 cm2·V-1·s-1,开关比为1.43×106。通过对AZO/Al_2O_3叠层薄膜的厚度、密度、粗糙度、物相、界面特性及能带结构等进行分析,发现这种叠层结构能够使电子的运动被限制在AZO薄膜平面内,即形成了二维电子传输,从而提升TFT器件的性能。

薄膜晶体管中高性能HfO_2的低温制备研究

采用电子束蒸镀在ITO上沉积Hf O2,研究了不同退火工艺对其电学性能的影响。当450℃时O2退火,Hf O2的漏电迅速增加,通过X射线衍射发现Hf O2有单斜相等结晶生成。450℃下N2退火,Hf O2结构则没有明显晶体和晶界结构,且N2气氛退火的Hf O2漏电约为O2气氛退火的1/10。

基于柔性显示器件的氧化铝介电层室温制备

在室温环境下采用射频磁控溅射方法制备了氧化铝(A_l2O_3)薄膜,通过调节溅射气压实现了对薄膜特性的优化控制。当溅射功率为120 W、Ar气压强为0.13Pa时,制备的A_l2O_3薄膜具有最好的厚度均匀性,薄膜中Al和O的原子比为1∶1.67,密度为3.21g/cm^3,粗糙度为0.62nm。这种平滑、致密的薄膜结构能够有效地减少缺陷的形成,获得高击穿电压、高相对介电常数和低漏电等性能。利用优化后的A_l2O_3薄膜作为栅极绝缘层,在聚酰亚胺树脂(PI)基板上室温制备了柔性非晶态铟镓锌氧化物-薄膜晶体管(α-IGZO-TFT),其迁移率为2.19cm2/(V·s),开关比达到105,亚阈值摆幅为0.366V/decade,阈值电压为3.01V。