Al_(2)O_(3)层厚度对PbZrO_(3)/Al_(2)O_(3)异质结薄膜储能性能的影响

为了提高Pt/PbZrO_(3)/Pt电介质电容器的储能密度,通过热蒸镀和自然氧化方法在Pt/Ti/SiO_(2)/Si基板上沉积了厚度为0~10 nm的Al_(2)O_(3)(AO)层,采用化学溶液沉积法制备PbZrO_(3)薄膜,研究了Al_(2)O_(3)层厚度对PbZrO_(3)/Al_(2)O_(3)(PZO/AO)异质结薄膜储能性能的影响。结果表明:随着AO层厚度的增加,PZO/AO异质结薄膜的击穿电场强度逐渐增大,极化电场电滞回线由反铁电特征转变为铁电特征。当PZO/AO异质结薄膜的AO层厚度为5 nm时,储能密度最大值为21.2 J/cm^(3)。

不同钝化层对Er_(2)O_(3)/InP MOS电容器界面和电学性能调控

为满足集成电路发展需要,实验制备Al/Er_(2)O_(3)/InP金属氧化物半导体(MOS)电容器.采用ALD技术分别制备了超薄的Al_(2)O_(3),HfO_(2)和HfAlO钝化层,研究了不同种类的钝化层对InP-MOS器件界面和电学特性的影响.实验结果表明,钝化层能有效减小界面态密度,抑制漏电流.其中,HfAlO钝化的MOS电容展现出最小的界面态密度和最佳的器件性能.相比于未钝化的器件,HfAlO钝化电容的界面态密度从3.53×10^(13)cm^(-2)降至4.81×10^(12)cm^(-2),介电常数从7.7提高到23.8,漏电流密度从2.95×10^(-9)A/cm^(2)降低到1.67×10^(-10)A/cm^(2).HfAlO钝化层能有效减低界面态密度,并提高器件电学性能.

一种具有高能量分辨率Al_(2)O_(3)钝化结区的PIN探测器

提出了一种Al_(2)O_(3)钝化结区的PIN探测器,与传统PIN探测器不同的是,在器件正面的pn结和背面的高低结处沉积了10 nm厚的Al_(2)O_(3)薄膜。经TCAD仿真结果表明,该探测器具有更低的漏电流和保护环处的电子电流密度,能对高能粒子射线入射产生良好的响应。设计了两种探测器的制备步骤并制备了器件,通过薄膜少子寿命的表征、器件的暗态I-V测试和^(241)Am元素能谱测试对其进行了评估。测试结果表明,与传统的PIN探测器相比,Al_(2)O_(3)钝化结区的PIN探测器的少子寿命提升至1 061μs,漏电流降低至5 nA,能量分辨率提升至521 eV,表现出更好的探测性能。

NbMoWTa-Al_(2)O_(3)固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al_(2)O_(3)作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al_(2)O_(3)颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al_(2)O_(3)实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al_(2)O_(3)颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al_(2)O_(3)颗粒的存在能够抑制MoO_(3)的过度挥发。

原子层沉积Al_2O_3薄膜钝化n型单晶硅表面的研究

以三甲基铝(TMA)和水为反应源,采用原子层沉积(ALD)技术在n型单晶硅表面沉积15nm、30nm和100nm的Al2O3薄膜,并对样品进行快速退火(RTA)处理。采用少子寿命测试仪测试样品的有效少子寿命,获得了表面复合速率(SRV),通过X射线光电子能谱(XPS)分析了薄膜的化学成分,在此基础上研究了薄膜厚度及退火条件对钝化效果的影响,并分析了钝化机理。结果表明:ALD技术制备的Al2O3薄膜经退火后可使n型单晶硅SRV值降低到7cm/s,表面钝化效果显著。

采用钠化焙烧-还原浸出联合工艺从废Pd/Al_(2)O_(3)催化剂中经济高效回收Pd和Al_(2)O_(3)

开发了钠焙烧-还原浸出联合工艺从废Pd/Al_(2)O_(3)催化剂中回收Pd和Al_(2)O_(3)。钠化焙烧热力学分析表明,在最佳的Na_(2)O/Al_(2)O_(3)摩尔比和温度下,NaOH、Na_(2)CO_(3)和Na_(2)C2O4均可以与Al_(2)O_(3)完全反应生成Na Al O2。NaOH、Na_(2)CO_(3)和Na_(2)C_(2)O_(4)的焙烧渣经水浸后,Al_(2)O_(3)浸出率分别为99.6%、61.0%和55.3%。机械活化-NaOH无水焙烧工艺避免了焙烧渣的固结且可获得较高的Al_(2)O_(3)浸出率。N_(2)H_(4)·H_(2)O还原浸出避免了水浸过程中Pd的溶解损失且催化剂中99.7%的Al_(2)O_(3)被浸出。最终得到Na Al O2浸出液和富钯渣,其中有价的铝和钯可被进一步回收。

原子层沉积Al_2O_3钝化膜在太阳电池上的应用研究

通过原子层沉积(ALD)法制备晶体硅钝化发射极背面接触(PERC)太阳电池中的Al_2O_3钝化膜,研究ALD工艺三甲基铝(TMA)流量、H_2O流量对Al_2O_3沉积速率的影响。采用不同厚度的Al_2O_3钝化膜制备晶体硅PERC太阳电池,结果显示电池效率随Al_2O_3膜厚的增加呈先升后降趋势,Al_2O_3厚度为7 nm时电池效率最高,达到了19.15%。

Ni/W-Al_(2)O_(3)催化剂在富氢气体中CO选择性甲烷化的研究

采用等体积浸渍法在Ni基催化剂上添加W助剂制备Ni/W-Al_(2)O_(3)催化剂,探究Ni负载量、W摩尔分数和焙烧温度对催化剂CO选择性甲烷化的影响。利用XRD、N_(2)-物理吸附、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、CO_(2)-TPD、TEM等对催化剂进行表征。结果表明,有W的催化剂在低温下活性很差,不能提高活性。在Ni负载量为20%、W摩尔分数为0.05、焙烧温度为900℃、空速为4800 h^(-1)的条件下,反应温度在207~339℃范围内,20%Ni/0.05W-Al_(2)O_(3)-900℃催化剂能使CO出口体积分数始终小于10μL/L,CH_(4)出口体积分数小于2%。

Ga_(2)O_(3)器件表面钝化技术研究进展

氧化镓(Ga_(2)O_(3))具有超宽禁带、高理论击穿电场强度、高Baliga优值(BFOM)等优异特性,是制备高压大功率器件的理想半导体材料之一。但是,实现良好的器件表面钝化,尤其是改善绝缘介质/Ga_(2)O_(3)的界面特性仍然是Ga_(2)O_(3)器件研究中亟需解决的关键技术难题。首先,对Ga_(2)O_(3)金属-氧化物-半导体(MOS)器件表面钝化、高k介质能带工程的研究进展进行分析、对比;然后,对适用于Ga_(2)O_(3)器件(晶体管、二极管)表面钝化技术的重要研究进展进行了综述,包括表面边缘终端设计、复合钝化工艺、钙钛矿型氧化物钝化等;最后,对Ga_(2)O_(3)器件表面钝化的研究方向进行了展望。

Al_(2)O_(3)插入层对HfO_(2)/ZrO_(2)叠层薄膜铁电性能的影响

基于优良的可扩展性和良好的互补金属氧化物半导体工艺兼容性,铁电HfO_(2)基非易失性存储器引发广泛的研究兴趣。采用原子层沉积方法制备(HfO_(2)-ZrO_(2))_(3)/mAl_(2)O_(3)/(HfO_(2)-ZrO_(2))_(3)纳米叠层薄膜(m为Al_(2)O_(3)厚度),并通过改变Al_(2)O_(3)厚度研究其铁电性和可靠性。结果表明,当m为1mm时,叠层薄膜表现出最高的剩余极化值,为23.87μC/cm^(2),且随着Al_(2)O_(3)厚度的增加,漏电流值可降低2-3个数量级。Al_(2)O_(3)和HfO_(2)-ZrO_(2)因介电错配而产生界面极化,同时更低介电常数的Al_(2)O_(3)可有效调控叠层薄膜内部的电场分布,从而促进铁电性能和可靠性的协同提升,这为更宽厚度范围HfO_(2)基铁电存储器件的设计提供新的思路。

改性多层石墨烯加入量对Al_(2)O_(3)-SiC-C浇注料性能的影响

为了将亲水性较差的多层石墨烯更好地利用在Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料中,先使用硅溶胶对多层石墨烯进行改性,然后将其添加到Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料中,主要研究了硅溶胶改性多层石墨烯添加量(外加质量分数分别为0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)对Al_(2)O_(3)-SiC-C质铁沟浇注料的流动性、烧后线变化、显气孔率、常温强度和高温强度等性能的影响。结果表明:1)在加水量相同的情况下,浇注料的流动值随改性多层石墨烯加入量的增多而线性减小。2)随着改性多层石墨烯加入量的增加,烘干及不同温度热处理后浇注料的致密度、常温强度、高温强度都呈先增大后减小的变化趋势,并且都在加入0.1%(w)的改性多层石墨烯时达到最大。

TOPCon太阳电池发射极Al_(2)O_(3)/SiNx与SiO_(2)/Al_(2)O_(3)/SiNx叠层膜钝化性能的比较

本文对TOPCon电池发射结的叠层钝化膜进行了研究,对比了3种不同叠层钝化膜(SiO_(2)/SiNx、Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx、SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx)的钝化性能。结果表明:Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx的钝化性能优于SiO_(2)/SiNx,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx的钝化水平最佳,隐开路电压均值可达到705 mV。基于Al_(2)O_(3)/SiNx叠层膜研究了Al_(2)O_(3)厚度(1.5 nm、3 nm和5 nm)对钝化性能和电池转换效率的影响。当Al_(2)O_(3)厚度由1.5 nm增加到3 nm时,钝化性能得到明显提升,隐开路电压均值提高了20 mV,达到707 mV,对应电池的光电转换效率升高了0.23个百分点,与SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx叠层膜电池的转换效率持平。然而,当Al_(2)O_(3)厚度继续增加至5 nm时,隐开路电压均值保持不变。因此可以使用Al_(2)O_(3)(3 nm)/SiNx叠层膜代替SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx叠层膜,不仅简化了电池的工艺步骤,而且降低了生产成本。

硫酸负载对Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化剂性能的影响

采用共沉淀-浸渍法制备了系列硫酸负载催化剂Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)),利用X射线衍射仪、物理吸附仪、红外光谱仪等对其进行了表征,并在固定床微型反应装置上对其催化异丁烷正构化反应性能进行了评价。结果表明:硫酸单层分散于载体表面,硫酸负载不利于四方晶相ZrO_(2)长大;随着硫酸负载量的增加,催化剂介孔结构的有序性增强且孔径减小,孔径最小降为3.41 nm,孔容可提高至0.091 cm^(3)/g,比表面积增至100 m^(2)/g以上;在反应温度为250℃的条件下,硫酸负载量为15%时,异丁烷转化率高达41.74%;硫酸负载量为2%时,正丁烷选择性最高为93.91%。

Al_(2)O_(3)厚度对SAW传感器声波模式及性能的影响

该文采用多物理场耦合的有限元模型,探究了保护层Al_(2)O_(3)厚度对以LGS为压电基底、Pt为电极的声表面波(SAW)高温传感器中声波特性及器件性能的影响。结果表明,随着Al_(2)O_(3)保护层厚度的增加,声表面波在L波方向的振动位移增加,在SH波和SV波方向的振动位移减弱,当保护层归一化厚度为6.25%时,其能量向衬底内部扩散;当保护层归一化厚度为18.75%时,Rayleigh波消失,此时为体波BAW模式;增加Al_(2)O_(3)保护层,波速v、机电耦合系数K^(2)显著升高;一阶频率温度系数τ_(f,1)和转换温度随保护层厚度的增加而升高。利用Al_(2)O_(3)薄膜对SAW温度传感器进行结构优化,为了获得良好的综合性能,归一化厚度应该在0.94%附近。

PEALD制备的Al_(2)O_(3)薄膜在n-TOPCon太阳电池上的钝化性能

对采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)法制备的Al_(2)O_(3)薄膜在n型单晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池正表面的钝化性能进行了研究。采用少数载流子寿命、X射线电子能谱(XPS)及J-V特性的测试分析,重点研究了Al_(2)O_(3)沉积温度、薄膜厚度及薄膜形成后不同退火条件对钝化性能的影响,实现了低表面复合速率、良好钝化效果的产业化制备的Al_(2)O_(3)薄膜工艺。研究结果表明,在沉积温度为150℃、膜厚为5 nm、退火温度为450℃时,测试计算得出薄膜中O和Al的原子数之比为2.08,电池发射极正表面复合速率较低,达到了Al_(2)O_(3)钝化的最优效果,并且分析了Al_(2)O_(3)薄膜的化学态和形成机理。利用其Al_(2)O_(3)薄膜工艺制备的n型单晶硅TOPCon太阳电池开路电压提升了8 mV,电池的平均光电转换效率达到了23.30%。

不同介电层对Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)薄膜铁电性能影响的研究进展

近年来,铁电Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)(HZO)薄膜受到越来越多的关注,但是铁电层与电极材料层以及铁电层与半导体衬底层之间的界面问题并没有得到解决,阻碍了HZO薄膜的进一步应用。总结了通过引入不同介电层材料,如Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)、HfO_(2)、Ta_(2)O_5等,调节HZO薄膜铁电性能的方法及其机理;详细介绍了各种介电层材料作为封盖层对HZO薄膜铁电性能的影响,如对HZO薄膜提供平面内应力、控制铁电层的晶粒尺寸及作为铁电层形核核心的作用;最后,总结并展望了利用介电层调控HZO薄膜铁电性能的一般规律,为后续相关研究的开展提供了指导。

Al_(2)O_(3)纤维增强TiAl基复合材料的界面反应

采用电火花等离子烧结(SPS)制备Al_(2)O_(3)短纤维(含28%(体积分数)SiO_(2))增强Ti Al基复合材料。通过热力学和动力学分析,阐明界面反应机理。基体与Al_(2)O_(3)纤维的界面相为Ti_(5)Si_(3),该相主要来源于TiAl基体中的Ti元素和Al_(2)O_(3)纤维中的Si元素。TiAl基体与Al_(2)O_(3)纤维的界面反应激活能为285.1kJ/mol。此外,由于界面反应过程中Ti元素的消耗,界面周围的基体由γ-TiAl相组成。在热处理态Al_(2)O_(3)纤维和烧结态复合材料中,γ-Al_(2)O_(3)与非晶态SiO_(2)相发生化学反应,形成莫来石相。

原子层沉积金属氧化物层对Pt/Al_(2)O_(3)催化剂三效催化活性和热稳定性的影响

高温热稳定性的提高是车用三效催化剂目前面临的主要挑战之一。利用原子层沉积技术(ALD)在新鲜Pt/Al_(2)O_(3)催化剂上分别沉积了CeO_(2)、TiO_(2)和La_(2)O_(3)薄层,采用X射线衍射、透射电子显微镜、氮气低温吸附-脱附和氢气程序升温还原等对催化剂的物理化学性质进行表征,研究沉积氧化物薄层对Pt/Al_(2)O_(3)催化剂三效催化反应活性和热稳定性的影响。结果表明,沉积CeO_(2)、TiO_(2)和La_(2)O_(3)薄层可以提高催化剂性能,还能抑制Pt纳米粒子在800℃和10 h老化过程中聚集长大。在CeO_(2)、TiO_(2)和La_(2)O_(3)修饰的催化剂中,Pt/Al_(2)O_(3)@TiO_(2)催化剂具有最好的三效催化活性和热稳定性。

MgO和烧结温度对Al_2O_3陶瓷致密化过程的影响

以高纯α-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备氧化铝陶瓷。研究了MgO添加量和烧结温度对氧化铝陶瓷致密化过程及显微结构的影响,并分析了烧结过程中气孔的扩散与演变。结果表明:添加适量MgO可以降低氧化铝陶瓷的烧结温度,抑制晶粒长大,提高致密度,0.25%(质量分数)是MgO的最佳添加量;随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,气孔率降低,1 550℃为最佳烧结温度;在此条件下获得的微米晶氧化铝陶瓷,其相对密度达到99.96%,平均晶粒尺寸约为3μm,且晶粒大小均匀,几乎无异常长大现象。

Ni/Al_(2)O_(3)催化剂输送床甲烷化反应特性

采用浸渍法制备了三种NiO含量的催化剂,即αNi/Al_(2)O_(3),并对其在输送床反应器中的甲烷化特性进行了实验研究,考察了操作气速、松动风速、气体预热温度等操作条件对颗粒循环速率和催化性能的影响。结果表明,提高松动风速可以增加提升管内催化剂颗粒浓度,从而促进CO的转化;操作气速提高同样可以增加颗粒循环速率,但同时大大缩短气体在反应器内的停留时间,从而导致反应器出口CO转化率降低;催化剂的催化活性随着气体预热温度的升高显著提高,15Ni/Al_(2)O_(3)催化剂在气体预热温度为500℃,表观气速为2.1 m/s时,CO转化率仍高达83%;20Ni/Al_(2)O_(3)催化剂在气体预热温度为450℃,表观气速为2.1 m/s时,CO转化率高达98.7%;10Ni/Al_(2)O_(3)催化剂在气体预热温度为500℃,表观气速低于1.2 m/s时,CO转化率也可达95%,说明输送床甲烷化反应工艺适用较低活性组分含量的Ni基催化剂。