Effects of Atomic Oxygen Irradiation on Transparent Conductive Oxide Thin Films

作为一种功能薄膜,透明导电氧化物(TCO)薄膜在飞行器的抗原子氧(AO)涂层和太阳能电池领域有着巨大的应用价值。ZnO:Al(ZAO)和In2O3:Sn(ITO)薄膜是目前研究和应用最广泛的TCO。本文对ITO薄膜和ZAO薄膜进行了不同通量的AO辐照。通过对辐照前后样品的X射线衍射、扫描电镜及霍耳效应的表征及测试,研究了AO辐照对这两种TCO薄膜的结构、性能及电学特性的影响。研究表明AO辐照对ZAO薄膜表面有明显的侵蚀作用,但对其结构和导电性能没有明显影响。对于ITO薄膜,随着AO通量的增大,其载流子浓度逐渐下降从而导致了电阻率的提高,电阻率的最大变化达到了21.7%。     

非晶透明导电氧化物薄膜研究进展

随着有机/聚合物衬底的广泛使用,非晶透明导电氧化物薄膜由于兼具优异的透明与导电性、性能稳定、表面平整光滑、易于刻蚀和大面积制备、兼容现有工艺、无须后续退火处理进而简化工艺流程等优点,已应用于薄膜晶体管、有机/聚合物太阳能电池、电致变色、电磁屏蔽等诸多领域。尽管非晶态透明导电氧化物的原理与结晶态的基本相同,但其不是简单的结晶态透明氧化物的非晶态,而是特定组元在特定条件下制备获得的。在简要介绍透明与导电及两者间的耦合关系的基础上,重点介绍了更为一般的非晶半导体氧化物的研究历程及其特点,并与结晶态透明导电氧化物薄膜对比,指出N型非晶透明导电氧化物的电子结构特征是其金属阳离子结构为(n-1)d10ns0,由于s电子轨道呈球对称,且相邻重叠积分较大,迁移率较高,结构容错性较强,因此可以稳定保持其结晶态时的中近程结构及优异的特性,并详细介绍了表征其近程结构的中程有序、因缺乏衡量周期的量子数而使用更为一般的态密度以及非晶结构的亚稳特性。在此基础上,详细举例介绍了N型和P型非晶透明导电氧化物体系的性质和特点,特别介绍了铟系非晶透明导电氧化物的种类和特点,其中又以氧化铟锌的性能最为优异。由于目前的非晶透明导电氧化物体系主要是针对N型导电的,故P型非晶透明导电氧化物的例子较少。最后结合产业动态简要介绍了非晶透明导电氧化物薄膜的应用领域,并结合当前研究现状和发展趋势指出了今后三个可能的研究发展方向:(1)非铟系透明导电氧化物的研究与开发有待进一步加强;(2)另辟蹊径开发P型透明导电氧化物的基本原理和材料;(3)充分发挥非晶透明导电氧化物的优势,拓展其在部分半导体领域的应用。     

ZnO薄膜气敏元件

通过在Al2O3衬底上粉末溅射ZnO做出了气敏特性和稳定性较好的ZnO薄膜气敏元件,实现ZnO薄膜的实用化,表明了ZnO是除SnO2外又一种新的气敏基材料.文中还对ZnO薄膜有关气敏特性和元件的气敏电流IG随酒气浓度C变化的规律进行了介绍.     

非晶态ITO透明导电薄膜的制备及热处理晶化技术研究进展

透明导电氧化物薄膜已在液晶显示器、太阳能电池、电致变色窗、气体传感器、高层建筑物的幕墙玻璃、飞机和高速列车导热玻璃(防冰除雾)等领域得到广泛应用。为了制备高透光性、高导电性的氧化铟锡(ITO)透明导电氧化物薄膜,一般采用两种途径:高温制备方法直接沉积出结晶态薄膜;室温下沉积出非晶薄膜后再进行热处理使其晶化。对于不耐高温的基底材料,研究快速热处理晶化方法具有重要的指导意义。该方法既能保证ITO薄膜的使用要求,又能降低晶化方法对基底产生的影响。根据不同的应用背景与使用要求,选择合适的制备方法与晶化方法,是获得高透光性、高导电性薄膜的关键。本文综述了目前国内外对ITO透明导电氧化物薄膜晶化方法的研究进展。通过对比不同的薄膜晶化方法的机理和优缺点,指出了红外晶化法、激光晶化法、闪光灯晶化法可以实现薄膜快速结晶。并且,采用上述方法处理,过程中基底温度低于薄膜温度,有望取代目前商业生产中使用的传统炉式晶化法,能够提高生产效率、节约生产成本、获得高质量、高性能的透明导电氧化物薄膜,适用范围更广。     

Sol-gel法制备CuSO4,Cu(AC)2掺杂SnO2的气敏性能研究

以溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备纳米SnO2及其不同比例的铜源掺杂物.采用热分析(TG-DTA),XRD等手段对其产物进行表征,利用静态配气法测试了掺杂产物的气敏性能.实验结果表明:采用Sol-gel法制备掺杂SnO2的气敏性能,同时受铜源和掺杂量的影响,且掺杂产物对乙醇不很敏感,但在150℃工作温度下对0.005%的H2S具有36367倍的高灵敏度.     

薄膜生长工艺对TiO_2基紫外探测器光电性能的影响

分别采用磁控溅射和溶胶-凝胶工艺制备了相同厚度的TiO2薄膜,并用以制备了金属-半导体-金属(MSM)结构TiO2基紫外探测器。通过紫外光电性能测试、扫描电子显微镜(SEM)观察及X射线衍射(XRD)分析,研究了TiO2薄膜生长工艺对探测器光电性能的影响规律。结果表明:磁控溅射工艺下,探测器的光电流虽然较低,但响应时间和暗电流远小于溶胶-凝胶工艺制备的探测器,其具备了高辐射灵敏度和快速响应特性。磁控溅射工艺制备的TiO2薄膜结构较为致密,晶界和缺陷较少,方阻较高,这是其取得优良的光电特性的原因。     

Sol-gel法制备CuSO4，Cu〈AC）2掺杂SnO2的气敏性能研究

以溶胶-凝胶法（Sol-gel）制备纳米SnO2及其不同比例的铜源掺杂物。采用热分析（TG-DTA），XRD等手段对其产物进行表征，利用静态配气法测试了掺杂产物的气敏性能。实验结果表明：采用Sol-gel法制备掺杂SnO2的气敏性能，同时受铜源和掺杂量的影响，且掺杂产物对乙醇不很敏感，但在150℃工作温度下对0．005％的H2S具有36367倍的高灵敏度。     

钙钛矿型La_(1-x)Ba_xMnO_3(0≤x≤0.5)的红外发射率和微波吸收性能

通过溶胶凝胶法制备钙钛矿结构的La_(1-x)Ba_xMnO_3(0≤x≤0.5),利用X射线衍射、四探针电阻测量仪、红外发射率测试仪、矢量网络分析仪分别研究Ba~(2+)掺杂对镧锰氧化物晶体结构、电阻率、红外发射率和微波吸收性能的影响。研究结果表明:当Ba~(2+)掺杂浓度比较低时,掺杂的元素几乎不改变镧锰氧化物的晶体结构;当掺杂浓度增加时,晶格畸变开始增大;样品红外发射率随Ba~(2+)离子掺杂浓度的增大先降低后缓慢增加,与电阻率的变化保持一致;Ba~(2+)离子可以对样品在2~18 GHz微波吸收性能进行调控,当掺杂浓度x=0.3时,样品的吸收效果最佳;在频率为10.8 GHz时,最低反射率为-32 d B;掺杂合适元素的镧锰氧化物材料有可能应用在红外/雷达兼容隐身领域。     

La2O3对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃性能的影响

以丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、碳酸锂、硝酸铝和正硅酸乙酯为原料，采用丙烯酰胺凝胶法成功地制备出多组分氧化物Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）微晶玻璃超微粉末，并掺杂了稀土氧化物La2O3。将粉体压制烧结得到微晶玻璃块体。用IR，XRD，SEM等测试手段研究了掺杂对微晶玻璃组织与性能的影响，测定了微晶玻璃的热膨胀系数。实验表明：La2O3的加入使微晶玻璃的相变温度降低到900℃；掺杂后微晶玻璃的粒径减小；丙烯酰胺凝胶法制备的Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）微晶玻璃热膨胀系数达到10^2数量级，掺La2O3，使Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）微晶玻璃的热膨胀系数增大。     

ZrO2基热障涂层陶瓷材料研究进展

由于ZrO2基陶瓷材料在热障涂层上的广泛应用,本文综述了氧化物(一元、二元、多元)稳定ZrO2、MZrO3化合物及Ln2Zr2O7化合物的研究情况。结果指出氧化物稳定ZrO2在热障涂层上的应用空间已十分有限,随着航空发动机技术的发展,化学式为A32 B24 O7焦绿石结构的陶瓷材料有望替代YSZ,根据声子导热理论和晶体化学原理,用稀土元素离子对A32 B24 O7型陶瓷材料进行掺杂进一步降低其热导率,将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间。该机理对MZrO3同样适用。