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。

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。

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。

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。

铝掺杂氧化锌薄膜在玻璃衬底上的RF反应共溅射低温织构生长

以金属锌 ( Zn)和铝 ( Al)为靶材采用射频 ( RF)反应共溅射技术在低温 ( 2 0 0℃ )玻璃衬底上沉积了铝掺杂氧化锌 ( Zn O∶ Al)薄膜 .运用扫描电子显微镜 ( SEM)、能量色散 X射线谱 ( EDX)、表面轮廓仪 (α- Step)、X射线衍射( XRD)和双光束紫外 -可见光谱仪 ( U V- VIS)等分别对沉积样品的表面和断面的形貌结构、组成成分和光学特性进行了分析表征 .研究了反应气体氧与氩流量比 ( O2 / Ar)和 RF溅射功率对沉积样品的生长速率、结构特征和光电学性质的影响 .结果表明 ,薄膜的成长速率强烈依赖于 RF溅射功率 ,而薄膜的结构形貌和成分的化学配比则主要由反应气体流量比 O2 / Ar决定 .通过对沉积参数的优化但未经退火处理 ,得到了六角纤锌矿结构单一 ( 0 0 0 2 )结晶方向的 Zn O∶ Al薄膜 ,其可见光透过率达 85 % ,电阻率在 10 - 1 ～ 10 3Ω· cm之间 .实验发展的低温 RF共溅射技术不仅具有造价低廉、工艺简单可靠和材料来源广泛等特点 ,而且还能有效防止器件底层材料间的互扩散 ,沉积薄膜的性能基本符合光电器件涂层特别是薄膜太阳电池窗口层应用的要求 。

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.

射频磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜的研究

采用射频磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌(Zn O∶Al,简称AZO)薄膜,研究了本底压强、溅射功率以及沉积时间对AZO薄膜光电性质的影响,优化了该层薄膜的沉积工艺。研究结果表明,在尽可能低的本底压强下,采用适中的溅射功率(500 W),制备出厚度约为500 nm的AZO薄膜,其电阻率达到5×10-4Ω·cm,可见光范围内的平均透过率达到82.7%。

原子层沉积制备铝掺杂氧化锌纳米薄膜及其光催化特性

采用原子层沉积技术和多孔聚氨酯牺牲模板制备了氧化锌(ZnO)和铝掺杂氧化锌(AZO)纳米薄膜并研究了其光催化性能。首先利用原子层沉积技术,将ZnO和AZO沉积到多孔聚氨酯模板上,然后在500℃高温煅烧处理去掉牺牲模板,得到复制了多孔模板的氧化物纳米薄膜三维多孔结构。将该三维多孔结构压碎,得到片状纳米薄膜。实验结果表明,随着铝掺杂含量的提高,材料的带隙和光催化性能也相应提升。

铝掺杂氧化锌薄膜的扫描电镜形貌观察条件研究

利用日立SU70场发射扫描电镜对铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜进行形貌观察.针对AZO薄膜特点,使用多种测试条件探讨了不同测试条件对薄膜形貌的影响.通过测试结果对比,获得了测定薄膜形貌的最佳条件.结果显示:加速电压为5 k V,工作距离为10 mm,探测器为混合探测器(Mix),电子强度为high模式时,得到的扫描电镜图片最佳.

用于氮化镓发光二极管窗口层的铝掺杂氧化锌的生长(英文)

因应新时代电子产品的需求，透明导电薄膜（Transparent Conductive Oxides，TCO）的应用也更加广泛，传统上是使用氧化铟锡（Indium Tin Oxide，ITO）薄膜为透明导电薄膜，但其在高温应用上较不稳定并且易放出毒性，因此，铝掺杂氧化锌薄膜（ZnO：AI，AZO）有逐渐取代ITO的趋势。本论文将探讨掺杂不同铝含量的影响，并且就其光电特性加以说明，最后得到其光的透过率-85％、电阻率-7．3×10^-3Ω·cm以及面粗糙度-28nm的铝掺杂氧化锌薄膜，其具有表面粗化、电流分布层及窗口层的作用。并且将掺铝的氧化锌薄膜应用于氮化镓发光二极管上，以掺铝氧化锌微结构作为透明传导层的氮化镓发光二极管（λD=530nm，300×300μm）在20mA的工作电流下，其正向电压值为3．3V，输出功率达1．7mW，并且由光学显微镜图可以得知，小电流注下其电流分布均匀。若将AZO制作参数再作适当优化调整，取代ITO作为P型氮化镓上的透明传导层的可行性应该很高。

铝掺杂氧化锌薄膜晶体管研究发展现状

通过检索近年来关于铝掺杂氧化锌薄膜晶体管(AZO-TFT)的相关文献,对文献进行研究综述。作为铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT)的替代方案,AZO-TFT近年来引起关注。文中阐述了不同的制备铝掺杂氧化锌薄膜晶体管的(AZO-TFT)有源层的方法,以期对今后的研究工作提供参考。

退火气氛对溶胶-凝胶法制备铝掺杂氧化锌薄膜光电性能的影响

为研究退火气氛对氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,采用溶胶-凝胶法在石英基片上制备铝掺杂AZO薄膜。利用X射线衍射、场发射电子扫描显微镜对薄膜的物相结构和形貌进行表征;采用霍尔效应测试仪、紫外-可见-红外分光光度计分析AZO薄膜的光电性能。结果表明:退火气氛对AZO薄膜电导的影响机制有明显差异。相较于空气中退火,在N2中退火的AZO薄膜中载流子迁移率变化不明显,薄膜电导性能改善得益于氧空位增加引起的载流子浓度提高;而在95N2/5H2混合气中退火,AZO薄膜中氧空位浓度增加,晶界吸附氧脱附,晶界势垒降低,从而造成载流子浓度和迁移率明显增加,薄膜电阻率为2. 09×10-3Ω·cm。AZO薄膜的透光率在波长400～800 nm的可见光内高于85%。

氧气分压和衬底温度对铝掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的影响（英文）

通过直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了一系列铝掺杂氧化锌透明导电薄膜,研究了氧气分压和衬底温度对铝掺杂氧化锌透明导电薄膜的结构和光电性能的影响。X-射线衍射研究表明铝掺杂氧化锌薄膜是沿c-轴方向堆积的具有六方结构的多晶薄膜,实验获得的最佳沉积衬底温度和氧分压分别为400℃和5∶100(O_2/Ar),在该条件下制备的铝掺杂氧化锌薄膜具有较低的表面电阻(<80Ω/sq)和较高的平均透过率(>80%)。

铝掺杂氧化锌的合成及结构分析

采用共沉淀法合成了系列铝掺杂氧化锌粉体Zn1-xAlxO(0≤x≤0.028).通过ICP-OES方法测得样品中的Al含量,并利用Rietveld方法对分别在1000和1200℃下煅烧获得的铝掺杂氧化锌Zn1-xAlxO(0≤x≤0.028)进行了结构分析.结果发现Zn1-xAlxO的晶胞参数a,c开始随铝掺杂浓度的提高明显减小,随后这种影响趋势逐渐降低,甚至随Al离子浓度进一步增加晶胞参数逐渐增大,由此确定铝在氧化锌中的固溶度,摩尔分数为2.2%,当铝掺杂过量时,铝更倾向于与氧化锌形成ZnAl2O4尖晶石化合物而不是取代Zn2+位置形成固溶体.研究还发现铝掺杂氧化锌的UV-Vis吸收光谱较纯氧化锌样品产生了明显的红移现象,这进一步确认了铝离子确实进入了氧化锌晶格形成了固溶体.

退火温度对铝掺杂氧化锌薄膜晶体质量及光电性能的影响

研究了退火温度对原子层沉积(ALD)生长的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,结果发现:AZO薄膜在600℃退火后,X射线衍射峰的半峰全宽从未退火时的0.609°减小到0.454°,晶体质量得到提升;600℃退火后,薄膜的表面粗糙度从未退火时的0.841 nm降低至0.738 nm;400℃退火后,薄膜的载流子浓度和迁移率均达到最大值,分别为1.9×10^(19) cm^(-3)和4.2 cm^2·V^(-1)·s^(-1),之后随着退火温度进一步升高,载流子浓度和迁移率降低;退火温度由300℃升高到600℃过程中薄膜的吸收边先蓝移后红移。

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%。

铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能

运用室温溶胶-凝胶技术和热处理工艺,在载玻片上制备了铝离子掺杂的ZnO薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的成分、结构和形貌进行了表征;采用紫外-可见光分光光度计对薄膜的透光性能进行了研究。结果表明,所制备的氧化锌薄膜为六方纤锌矿结构,沿c轴方向择优生长;铝离子的掺杂没有改变氧化锌的基本结构,所掺杂的铝离子为取代锌离子的替位掺杂;热处理后,氧化锌颗粒为六角形针(柱)状形貌;随着热处理温度的升高,薄膜的透光率增大;经600℃热处理后随着铝离子掺杂浓度的增加,薄膜的透光率先增大后减小,当铝离子掺杂浓度为2%时透光率最大;当铝离子掺杂浓度较大时,晶格畸变的影响使薄膜的透光率减小。当溶胶浓度为0.6mol/L、铝离子掺杂浓度为2%和热处理温度为600℃时,所制备薄膜的质量和性能最好。

掺铝氧化锌/还原石墨烯复合材料的制备及性能

用溶胶-凝胶法制备掺铝氧化锌(AZO)/还原石墨烯(rGO)复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、Raman光谱和能量散射X射线能谱(EDS)等技术,对产物的结构和形貌进行分析。铝掺入了氧化锌的晶格,颗粒状的氧化锌颗粒(60～150 nm)均匀分布在rGO纳米片上。以100 mA/g的电流在0.01～3.00 V充放电,使用10 ml氧化石墨分散液和2 ml硝酸铝溶液制得的AZO/rGO复合材料的首次放电比容量为836.6 mAh/g,第30次循环的比容量为462.8 mAh/g。

原子层沉积铝掺杂ZnO纳米膜在超级电容器中的应用

为了满足能源需求,电化学超级电容器开始持续投入应用。在本研究中,提出了铝掺杂的氧化锌(AZO)纳米薄膜在超级电容器中的潜在应用。纳米薄膜是通过原子层沉积技术制备的,其结构是不同循环次数的ZnO和Al2O3超薄膜的交替叠加。超薄AZO纳米薄膜具有良好的电化学性能,结果表明(10∶1)10三明治结构具有最佳的充电和放电性能。在6 M KOH电解质中,电流密度为1A·g^(-1)时,AZO纳米薄膜超级电容器的比电容量可达61F·g^(-1)。对于超级电容器的实际应用,演示了该器件可以为红色LED灯供电60min以上。AZO纳米薄膜在超级电容器中具有潜在应用,在未来可推广到可穿戴柔性能源存储器件。

氧化锌纳米棒形貌控制及其在钙钛矿太阳能电池中作为电子传输层的应用

在钙钛矿电池中,ZnO纳米棒的垂直性是影响器件效率的关键因素.AZO(ZnO:Al)玻璃作为一种廉价的透明导电衬底,由于与ZnO纳米棒无晶格失配,有望获得最佳垂直性.然而目前在大气环境下,以AZO为衬底、ZnO纳米棒为电子传输层的钙钛矿太阳能电池还鲜有报道.本文通过水热法制备ZnO纳米棒作为电子传输层,系统研究不同条件对ZnO纳米棒的形貌及结晶性能的调控规律,分析其微观生长机理.并在此基础上于大气环境下制备太阳能电池,将以AZO为衬底在大气条件下制备的钙钛矿光伏器件的最佳效率从目前文献报道的7.0%提高到9.63%.这对丰富钙钛矿电池的设计思路及进一步降低成本具有重要意义.