氧化锌共掺杂薄膜的光电性能研究

为研究不同掺杂氧化锌靶材制备薄膜的光电性能,采用了AZO和AGZO靶材制备薄膜样品,研究不同靶基距下制备AZO薄膜的均匀性,同时研究了不同溅射工艺参数下的AZO、AGZO薄膜的光电性能,此外,通过对比分析AZO、AGZO薄膜之间的性能差异,探究靶材组分改进对薄膜性能的影响和机理。实验结果表明,靶基距为9 cm沉积薄膜的厚度均匀性较好;在纯氩条件制备的AZO和AGZO薄膜的方阻最低,此外,AZO和AGZO薄膜在300nm~1300 nm的较宽区域均展现了良好的光学透射性能,在200℃/0%O2的参数条件下,AZO和AGZO薄膜的电阻率在10^(-3)Ω·cm量级,载流子浓度在10^(20)cm^(-3)量级,其中Ⅲ族元素的掺杂量增大的AGZO(2.6wt%Al_(2)O_(3)+Ga_(2)O_(3))在最佳工艺参数条件制备的薄膜的光电性能更为优越。

磁控溅射法制备掺镁氧化锌薄膜的微观结构及其物理性质

采用磁控溅射工艺制备了纯氧化锌(ZnO)和不同掺杂量的掺镁氧化锌(MgZnO)薄膜,研究了薄膜样品电学、光学、气敏性能和微观结构与掺杂量之间的依赖关系,以及温度和气体浓度对薄膜气敏性能的影响,并对掺杂量为10%(质量分数)的薄膜样品的室温气敏特性进行细致分析.结果显示:所有制备的薄膜样品均为c轴择优取向生长的六角纤锌矿晶体结构,掺杂量为10%的薄膜样品具有最好的晶体质量、微观结构、光学性能,气体响应性优于其他薄膜,对氨的响应性优于其他目标气体.在室温条件下,掺杂量为10%的薄膜样品对50cm^(3)·m^(-3)氨的响应为44.62%,180天后其响应仅轻微下降为42.02%.

铝掺杂氧化锌陶瓷的冷烧结制备及性能研究

采用两步冷烧结工艺(TS-CSP)在300℃超低温度下制备了高密度的铝掺杂氧化锌(AZO)陶瓷。采用XRD、密度测试仪、SEM、四探针测试系统等对AZO陶瓷的物相、相对密度、微观结构和电学性能进行了测试及表征。结果表明,Al掺杂量对AZO陶瓷的结构与性能有重要影响。当Al_(2)O_(3)掺杂量为2.0 wt.%时,可制备出无杂相、结构致密、电学性能良好的AZO陶瓷,经退火处理后其相对密度高达99.46%,电阻率低至3.43×10^(-3)Ω·cm。该方法制备的AZO陶瓷具有重要的应用前景。

钛掺杂氧化锌薄膜晶体管研究发展现状

钛(Ti)元素在自然界中相当丰富,在金属元素中含量仅次于Al、Fe、Mg位列第四,可以明显降低氧化物薄膜晶体管(TFT)的成本。从现有文献资料来看,采用Al、Ga等ⅢA族元素掺杂的氧化锌(ZnO)TFT报道较多,而采用Ti、Zr等ⅣB族元素掺杂的ZnO-TFT报道较少。由于Ti+4的价半径(0.068 nm)略小于Zn+2的价半径(0.074 nm),Ti-O键长(0.1973 nm)接近Zn-O键长(0.1970 nm),因而钛掺杂引起的晶格畸变较小;同时Ti+4和Zn+2的价态差为2,一个掺杂原子能够实现薄膜的实用化,因此钛掺杂氧化锌薄膜晶体管(TZO-TFT)具有优良的性能。文章介绍了TZO-TFT的研究发展现状,展望了今后的研究方向和应用前景。

共沉淀包膜掺杂法制备氧化锌压敏陶瓷粉料条件的研究

本研究旨在建立以ＺｎＯ为主体，五元掺杂物共沉淀包膜法制备氧化锌压敏陶瓷用粉料的新方法。在实验测定Ｚｎ２＋及Ｂｉ３＋、Ｓｂ３＋、Ｃｏ２＋、Ｍｎ２＋、Ｃｒ３＋碳酸盐－氢氧化物沉淀溶解度曲线的基础上，研究各种因素对恒定ＺｎＯ及五元掺杂物组成ｍｏｌ％的影响，确定最佳共沉淀包膜条件。

氮掺杂氧化锌-氧化锌忆阻器突触可塑性研究

为了解决传统计算机中存储与运算之间的物理分离以及传输速度受限的问题,制备一种可用于神经形态计算的模拟型忆阻器,采用磁控溅射法在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次完成氧化锌、氮掺杂氧化锌阻变层与银顶电极的沉积,对忆阻器的结构和电学性能进行表征、测试,并探究氮掺杂氧化锌薄膜厚度对忆阻器电学性能的影响。结果表明:制得的氮掺杂氧化锌-氧化锌忆阻器具有渐变式的电导切换行为,能够很好地模拟生物突触的可塑性,可用于神经形态计算;氮掺杂氧化锌薄膜厚度的增加有助于电学性能的稳定,减小氮掺杂氧化锌薄膜厚度,会显著增大电导响应的变化率。

铝掺杂氧化锌薄膜的电学及光学性能

利用脉冲激光沉积法,在氧气氛下(氧分压为11 Pa)以石英玻璃为基体沉积了铝掺杂氧化锌薄膜。靶材选用锌铝合金靶,沉积过程中基体温度保持在150℃。研究了ZnO薄膜中铝的质量分数与薄膜电学性能和发光性能的关系。结果表明,掺杂铝的质量分数为1.37%时所获得的ZnO薄膜具有最小的电阻率和较强的紫外发光特性。

钼掺杂氧化锌薄膜的制备及其性能研究

采用掺氧化钼(MoO_3)的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射源材料,利用磁控溅射工艺制备了钼掺杂氧化锌(MZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜,通过X-射线衍射仪(XRD)、光分光光度计和四探针仪进行了测试表征,研究了溅射功率对MZO薄膜结构、光学和电学性能的影响.结果表明:所沉积的MZO薄膜样品均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向生长特性,溅射功率对薄膜结构和光电性能具有不同程度的影响.当溅射功率为120 W时,MZO薄膜的可见光区平均透过率最高、电阻率最低、性能指数最大,具有最好的光电综合性能.

铝掺杂氧化锌晶须/环氧树脂抗静电性能研究

采用新的铝掺杂方法，降低了氧化锌晶须的本体电阻率；研究了铝掺杂对氧化锌晶须电阻率的影响。含20％掺量的氧化铝使氧化锌晶须的表面电阻率从10^7-10^8Ω降低到1．6×10^6Ω，体积电阻率从10^8-10^9Ω·cm降低到7．1×10^5Ω·cm；研究了铝掺杂氧化锌晶须对环氧树脂抗静电性能的影响，铝掺杂氧化锌晶须的添加量为8％，使涂层的表面电阻降低到7．2×10^10Ω。

溶胶凝胶法制备钼掺杂氧化锌薄膜及性质研究(英文)

利用溶胶凝胶法在Al_2O_3衬底上制备出了c轴择优取向的钼掺杂氧化锌(MZO)透明导电薄膜,研究了,钼的掺杂量(0～1 at%)对钼掺杂氧化锌薄膜光电性能的影响。研究结果表明:所制备的薄膜为六方纤锌矿型结构且表面平整、致密。通过高温真空退火,MZO薄膜的电阻率明显降低。且随着钼含量的增加,MZO薄膜的电阻率呈现出先减小后增大的趋势,当钼含量为0.4at%时,获得最小电阻率为0.13Ωcm。薄膜在近红外区域(800～2000 nm)的平均透过率大于85%,这可以有效地拓宽光电器件的光谱范围。

铝锆共掺杂氧化锌透明导电薄膜的低温制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的铝锆共掺杂氧化锌(ZAZO)透明导电薄膜。讨论了溅射功率对ZAZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响。实验结果表明,溅射功率对ZAZO薄膜的结构、形貌和电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究结果表明,ZAZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。当溅射功率为120 W时,薄膜的电阻率达到最小值5.28×10-4Ω.cm,其可见光区平均透过率超过94%。

Al_2O_3掺量及氧气分压对直流磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响

制备了掺杂质量数为1%,2%,3%和4%Al2O3的ZnO靶材。用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al(ZAO)透明导电薄膜试样。用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜的物相及表面形貌。用四探针法测试了薄膜的电性能。用紫外可见光谱仪测试了试样的可见光透过率。结果表明:溅射气氛中氧气的存在降低薄膜的电导率,对薄膜试样的可见光透过率影响不大;用含3%Al2O3的ZnO靶材制备的薄膜的电导率最高。讨论了氧气分压和Al2O3的掺杂量对ZAO薄膜的结构和性能的影响。

掺杂氧化锌晶须的聚氨酯涂料抗静电性能研究

针对目前高分子抗静电材料制备过程中，存在因氧化锌晶须电阻率较高导致的氧化锌晶须添加量过大和抗静电效果较差等问题，采用新的铝掺杂方法，显著地降低了氧化锌晶须的本体电阻率，研究了铝掺杂对氧化锌晶须电阻率的影响。含20％掺量的氧化铝使氧化锌晶须的表面电阻率从10^7～10^8Ω·cm降低到1．6×10^6Ω·cm，体积电阻率从10^8～10^9Ω·cm降低到7．1×10^5Ω·cm；进一步研究了铝掺杂氧化锌品须对聚氨酯涂料抗静电性能的影响，铝掺杂氧化锌晶须的添加量为8％，涂层的表面电阻率降低到2．4×10^7Ω·cm。铝掺杂氧化锌晶须可替代氧化锌品须作为抗静电高分子复合材料的白色导电添加剂。

氧分压对锰掺杂氧化锌结构及吸收性能的影响

采用直流磁控溅射的方法,在玻璃衬底上沉积了Zn0.93Mn0.07O薄膜,研究了氧分压对薄膜结构及吸收性能的影响。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,Mn2+取代了ZnO中的大部分Zn2+,但还掺杂有少量的MnO2分子。X射线衍射测试(XRD)结果显示,Zn0.93Mn0.07O薄膜都具有高度的C轴择优取向,在氧分压为0.4时,薄膜具有最小的半高宽及最大的晶粒尺寸。由于伯斯坦-莫斯效应,Zn0.93Mn0.07O薄膜光吸收跃迁过程只能在价带态和费米能级附近及以上的导带空态之间发生,与纯ZnO薄膜吸收谱线相比,吸收边产生了蓝移,同时还伴随有导带尾跃迁的发生。研究表明,这是由3d5多重能级的d-d跃迁而引起的。经过计算,氧分压为0.4时,Zn0.93Mn0.07O薄膜的禁带宽度是最大的,这可能是由交换作用的减弱而引起的。

室温固相化学法制备掺杂纳米氧化锌

为制备分散性良好的掺杂氧化锌纳米粉体,以硝酸锌、碳酸氢铵及掺杂离子的盐为原料,通过室温固相化学反应先制备出掺杂前驱物——碳酸盐。根据DSC-TGA分析结果,将其在275℃分解2h,得到掺杂氧化锌粉体。采用激光粒度分析、BET、XRD、SEM对产物的粒度、物相组成、颗粒形貌等进行了表征。结果表明:所制备的掺杂氧化锌粉体呈粒状,粒度分布均匀,晶粒度为52.35nm。

制备条件对铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜结构和电学性质的影响

本文利用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备得到了AZO透明导电薄膜,就两种不同的热处理-退火方式对薄膜的结构与性质的影响做了比较,研究了掺杂浓度、退火温度对薄膜结构及性质的影响规律.结果表明,高温、分层退火、铝掺杂均有利于生成结晶度高、具有C轴优先取向的AZO薄膜;高温和分层退火有利于晶粒长大,相反铝掺杂却有碍晶粒长大;薄膜的电学性质随退火温度和铝掺杂量的变化呈现规律的变化.通过分析AZO薄膜内的晶体生长过程,本文认为主要是制备条件和AZO晶体的晶面习性导致了薄膜的结晶度、晶体生长取向性和晶粒尺寸等方面的差异.

制备条件对镓掺杂氧化锌薄膜的透明导电性影响

用高温固相反应法制备了镓掺杂的氧化锌导电陶瓷,研究了预烧温度、烧结温度和掺杂浓度等工艺条件;用射频磁控溅射方法分别在玻璃和石英基底上沉积了镓掺杂的氧化锌薄膜,研究了该薄膜在不同的基底温度和不同的氧氩比等条件下的光电性质的变化情况以及氮气氛下不同退火温度下的光电性质,结果表明:镓掺杂氧化锌薄膜在450℃的基底温度、2%的掺杂浓度和700℃的退火温度等条件下实现了0.84×10-4Ω.cm的低电阻率和大于90%的可见光透过率,其光学带隙随退火温度的上升也有一定程度的增大.

铜掺杂氧化锌薄膜阻变特性的研究

以ZnO∶Al为底电极,Cu为顶电极,在同种工艺条件下分别制备了类电容结构的纯ZnO阻变器件和ZnO∶2%Cu阻变器件,分析比较了两种器件的典型I-V特性曲线、置位电压(V Set)和复位电压(V Reset)的分布范围、器件的耐久性。结果显示,ZnO∶Cu阻变器件较纯ZnO阻变器件有更大的开关比和更稳定的循环性能。另外,研究了ZnO∶Cu阻变器件的阻变机理,通过对其I-V特性曲线分析得出以下结论:ZnO∶Cu阻变器件在高阻态遵循空间电荷限制电流效应,低阻态符合欧姆定律。

钇掺杂氧化锌薄膜的研究进展

氧化锌材料具有优异的光电特性,易于掺杂,近年来一直是半导体材料领域关注的热点。稀土元素钇掺杂氧化锌(YZO)薄膜属于新兴的研究方向,相关研究还处于初级阶段。评述了国内外关于YZO薄膜的最新研究进展。分析比较了该薄膜材料的主要制备方法,包括溶胶-凝胶、共沉淀、磁控溅射、电化学沉积等。着重介绍了目前YZO薄膜的主要研究成果,分析结果表明适当浓度的Y掺杂,能够改善氧化锌的晶格结构,增强紫外辐射强度,提高可见光透过率,降低电阻率。探讨了YZO透明导电薄膜在短波长发光、平板显示、太阳电池等光电器件领域的应用前景。

单根镓掺杂氧化锌微米线异质结基高亮黄光发光二极管

基于半导体低维微纳结构构筑的可见光发光器件,特别是位于500~600 nm波段的黄绿光光源,因具有较高的发光效率、长寿命和低功耗等特点,在超高分辨率显示与照明、单分子传感和成像等领域有着广泛的应用价值。由于高性能低维黄绿色发光器件在发光材料制备、器件结构以及发光器件的“Green/yellow gap”和“Efficiency droop”等方面受到严重限制,极大地影响了低维微纳结构黄绿光发光器件的开发和应用。本文采用单根镓掺杂氧化锌(ZnO∶Ga)微米线和p型InGaN衬底构筑了异质结基黄光发光二极管,其输出波长位于580 nm附近,半峰宽大约为50 nm。随注入电流的增加,光谱的峰位和半峰宽几乎没有任何变化,也没有观察到InGaN基光源中常见的量子斯塔克效应。器件相应的色坐标始终处于黄光色域范围。更为重要的是,器件的外量子效率在大电流注入下并没有出现较大的下降。结合单根ZnO∶Ga微米线和InGaN的光致发光光谱,以及n-ZnO∶Ga/p-InGaN异质结能带结构理论,可以推断该制备器件的发光来自于ZnO∶Ga微米线和InGaN结区界面处载流子的辐射复合,器件的Droop效应得到明显抑制。实验结果表明,n-ZnO∶Ga微米线/p-InGaN异质结可用于制备高性能、高亮度的低维黄光发光二极管。