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。     

透明导电氧化物薄膜材料研究进展

透明导电氧化物薄膜被广泛应用于太阳能电池、平板显示器以及透明视窗等制备中,成为不可或缺的一类薄膜。综述透明导电氧化物薄膜的发展现状和发展趋势,阐述透明导电氧化物薄膜的导电机理和载流子散射机制,系统概括出材料体系选择原则。化学计量比的氧化物是不导电的,通过在薄膜中引入缺陷,包括氧空位、间隙原子或者外来杂质等,在禁带中形成缺陷能级,从而改变氧化物薄膜的导电性能,形成透明导电氧化物。根据掺杂离子的不同,即受主掺杂离子和施主掺杂离子,透明导电氧化物包括N型和P型半导体两种。在这种由于缺陷的引入而导电的透明氧化物薄膜中,载流子散射主要包括晶界散射、声子散射、杂质离子散射和孪晶界散射四种,其中晶界散射和杂质离子散射占主导。进一步地,重点介绍In2O3、SnO2和ZnO基掺杂透明导电氧化物薄膜的基本性能及应用。In2O3基透明导电氧化物由于其在制备低电阻率薄膜和半导体加工方面的优势,成为制作透明电极的主要材料,而SnO2和ZnO基透明导电氧化物由于成本低廉,在未来替代In2O3基透明导电氧化物在透明电极制备方面具有巨大的潜力。此外,结合多功能电子器件的发展,提出延展性能好的氧化物/金属/氧化物三明治结构的透明导电氧化物薄膜是将来的发展方向和研究重点。     

ITO透明导电膜的制备及性能

研究了用直流反应磁控溅射法在无机玻璃基片上制备ＩＴＯ透明导电膜的工艺;测试了膜的电阻率、对可见光的透射率及对垂直入射微波的反射率和透射率;研究了反应溅射时氧浓度、溅射后退火气氛对电阻率和透光率的影响;ＩＴＯ膜方块电阻对微波反射率和透射率的影响     

高长径比银纳米线的制备及其透明导电薄膜性能

为改善产品长径比,本文在经典多元醇法的基础上,经过常压滴注路线和密闭溶剂热路线分别制备银纳米线。详细讨论了反应时间、反应气氛及反应物投料比等相关参数对银纳米线的产率和长径比的影响。发现密闭溶剂热法在缓解环境污染的同时降低了生长过程中的扰动,所得银纳米线平均直径约55 nm,长度约65μm,长径比接近1 200。以之制备的透明导电薄膜的方阻仅6Ω,波长550 nm下透光度为78. 6%,品质因数(FOM)高达246,优于常压滴注路线。     

MWNT/PEK-C导电薄膜的制备及其性能研究

利用WD-01分散剂辅助球磨分散法和涂布技术,制备多壁碳纳米管(MWNT)/改性聚醚酮(PEK-C)复合薄膜,考察树脂浓度、球磨时间、涂布液放置时间及MWNT含量等因素对薄膜导电性能的影响,研究MWNT含量及残留溶剂对薄膜储能模量及玻璃化转变温度(Tg)的影响。结果表明,由WD-01分散剂辅助球磨分散法可以剪短并有效分散MWNT;涂布液黏度增大能有效抑制MWNT的再团聚;在MWNT含量在8%~33.3%的范围内,薄膜电导率随MWNT含量的增加呈线性升高,在MWNT含量为33.3%时,薄膜电导率达7.2S/cm;碳纳米管吸附溶剂使薄膜的玻璃化转变温度降低。     

非晶晶化制备细晶TiAl基合金

采用X ray衍射,DTA以及扫描电镜分析了Ti 50at%Al元素混合粉末高能球磨和热压过程中的结构演变和致密TiAl基合金的显微结构。结果表明,Ti 50at%Al粉末经过100h的高能球磨后转化为无序非晶相,Ti和Al元素粉末在机械合金化过程中的结构演变为:Ti Al→Ti(Al)过饱和固溶体(hcp)→非晶相。Ti 50at%Al非晶粉末在随后的热压过程中发生晶化,得到晶粒尺寸约为0.5μm的细晶TiAl基合金。Ti 50at%Al非晶的晶化过程为:非晶相→无序α相(hcp)→γ TiAl相( α2 Ti3Al相),其中α相是由无序非晶相向有序γ TiAl相转化过程中的介稳相。根据热压后γ TiAl相的不规则块状形貌推测α→γ TiAl转变的机制可能为块型转变。     

聚酰亚胺导电复合材料的制备及性能

采用片状石墨(GP)、短切碳纤维(SCF)及长碳纤维(LCF)为导电填料,利用高温模压成型的方法制备聚酰亚胺导电复合材料.研究了采用丙酮溶剂化处理、浓硝酸常温氧化、气相高温氧化三种处理填料的方法及导电填料的复配对复合材料体积电阻率和力学性能的影响,在PI∶GP∶CF=2∶7∶1配比时,其体积电阻率可达1.52×10-2Ω·cm,弯曲强度达48 MPa.     

非晶态Al83Y10Ni7（at％）合金晶化动力学

应用ＤＳＣ技术研究了Ａｌ８３Ｙ１０Ｎｉ７（ａｔ％）非晶合金晶化动力学。在恒加热速率晶化曲线上，随升温率在１～４０Ｋ／ｍｉｎ范围变化，分别出现３～４个放热峰。利用Ｋｉｓｉｎｇｅｒ法，Ｏｚａｗａ法和Ａｒｈｅｎｉｕｓ法分别计算了晶化激活能，认为Ａｌ８３Ｙ１０Ｎｉ７非晶合金在Ａｌ－Ｙ－Ｎｉ系有较高的结构稳定性，晶化时第一个放热峰晶化相的等温晶化动力学在０．１５＜ｘ＜０．８５范围内符合Ｊ－Ｍ－Ａ方程，Ａｖｒａｍｉ指数ｎ＝２．５；引用阶段Ａｖｒａｍｉ指数和阶段激活能，研究了等温晶化过程中不同阶段的形核和长大行为     

复合薄膜表面技术研究进展

概述了复合薄膜表面技术研究进展以及在航空,航天等方面的应用,并提出了有待深入研究的问题。     

金属热处理节能技术及其研究进展

介绍了多种热处理节能技术及发展动态 ,论述了热处理节能钢材的研制 ,提出了节能热处理的管理途径。     

大面积石墨烯薄膜转移技术研究进展

化学气相沉积法合成的石墨烯薄膜在实现石墨烯产业化应用过程中,依赖于大面积薄膜转移技术的突破性进展。本文按照中介物过渡转移法、直接干法和湿法转移法、大规模卷对卷转移法分类介绍了现有的30多种石墨烯薄膜转移方法,从微观机理到宏观实现方法对比了三类方法的优缺点和适用范围:中介物过渡转移法主要用于实验室阶段科学探索,转移后的薄膜质量高但尺寸小;直接干法和湿法转移法减少了中介物过渡流程,但仍处于小试阶段;大规模卷对卷转移法借鉴了半导体薄膜工业成熟的卷对卷技术,实现了米级尺寸薄膜的高效和可重复性转移,是目前批量化转移石墨烯薄膜的最有效途径。     

Fe-Cr-Al/Si非晶态薄膜的电阻-应力特性

 对非晶态Fe-Cr-Al/Si薄膜研究了方块电阻与灵敏度、电阻温度系数、电阻率以及薄膜厚度等的关系;根据升温时薄膜电阻开始剧变推算了薄膜的晶化温度,并评估了Fe-Cr-Al/Si薄膜作为力传感器敏感材料的品质。     

柔性AgNWs/ITO/WO3薄膜的制备及其电致变色性能

文摘为适应电致变色领域越来越丰富的柔性化需求,解决柔性基底上直接制备电致变色薄膜性能不佳的问题。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/银纳米线(AgNWs)为基底,采用室温直流反应磁控溅射制备了氧化铟锡(ITO)/氧化钨(WO_3)薄膜,研究了AgNWs/ITO复合电极的光电性能以及PET/AgNWs/ITO/WO_3薄膜的电致变色性能。结果表明,通过加镀ITO过渡层,克服了PET/AgNWs/WO_3薄膜存在的着色不均匀、单次循环后性能迅速衰退等问题。最终获得了透过率调制为57.4%(550 nm处)、69.6%(1 000 nm处),着褪色响应时间分别为10.4 s和9.9 s,相应的着褪色效率分别为27.79 cm~2/C和40.45 cm~2/C的高性能柔性电致变色薄膜。薄膜在超过500次循环稳定测试以及2 000次弯折测试后仍能保证较高的透过率调制,展现出了在柔性电致变色领域的巨大应用潜力。     

非晶态Ni-Si-B合金薄膜的电阻温度系数和稳定性

一、前言 利用非晶态薄膜制做敏感元件用于传感器或制做精密电阻器用于微电子线路,具有电阻率大、电阻温度系数低、抗腐蚀、耐磨、体积小和一体化等优点。非晶态材料的稳定性是此材料技术应用上所需解决的问题之一。从对Ni-Si-B非晶薄膜的研制和测试中发现,薄膜的物理性质及稳定性除与溅射条件,退火处理有关外,还与薄膜的厚度有关。一定厚度范围的薄膜有最小的电阻温度系数（TCR）和最好的稳定性。从薄膜结构驰豫激活能的测定中也得到一定厚度范围的薄膜对应较大的激活能（E_a）。     

透明电极 ITO 导电性对 ACTFEL 显示器的尺寸限制及其改善方法

在ACTFEL（交流薄膜电致发光）显示器中用作列电极的ITO（氧化铟锡）材料的低的导电性极大地限制了器件的尺寸。通过将其简化为一个行与列驱动等效电路模型,能够定量地快速了解这一限制。且提出了减小这一限制的一种可行方法--金属边墙结构。     

镁铝复合板制备及成形技术研究进展

镁铝复合板是在镁合金外表上面覆盖一层铝而形成的铝–镁–铝三明治复合板,与镁合金相比,复合板的耐蚀性能得到有效改善,成形能力得到显著提高。对镁铝复合板制备方法及成形工艺进行了综述,介绍了镁铝复合板不同制备方法的研究进展,并对比分析了不同制备方法的优缺点,分析了现有镁铝复合板结构成形方法的不足之处,并提出了相应的解决途径,为镁铝复合板结构在航空航天领域的应用提供参考。     

面向空间应用的薄膜可展开结构研究进展及技术挑战

空间可展开结构正向着大型化、轻量化和高精度的方向发展,薄膜可展开结构以其高收纳比、高比刚度等优势而成为大型空间可展开结构的重要实现手段之一。结合未来构建大型空间结构系统的需求,梳理了薄膜可展开结构在大面积电池阵、大口径星载天线、太阳帆、遮光板、再入减速装置及太空舱等多个方面的典型空间应用,介绍了各类空间薄膜可展开结构的研究进展,探讨了薄膜可展开结构在系统设计、柔性材料、收拢展开、结构控制和加工测试等方面存在的技术挑战。     

基于网格状ITO薄膜的航天器太阳电池阵静电放电防护

表面蒸镀ITO薄膜是解决航天器太阳电池阵充放电问题的有效途径。薄膜会降低可见光透射率并增加航天器载荷,为此,提出一种网格状ITO薄膜解决方案。通过光学性能测试和电子辐照材料表面起电实验研究,分别给出了可见光平均透射率与薄膜覆盖率、表面电位与薄膜覆盖率的关系表达式,总结了平均透射率和表面电位随薄膜覆盖率的变化规律。结果表明,在380~780nm可见光范围内,薄膜覆盖率每增加10%,平均透射率下降约0.7%;薄膜覆盖率为10%的样品表面电位比无薄膜覆盖降低54%;在薄膜覆盖率为10%~100%范围内,表面电位随覆盖率增大近似呈线性下降,薄膜覆盖率每增加10%,表面电位降低约9%。该研究结论可为航天器太阳电池阵静电防护研究提供有益参考。     

热处理温度对硅酸钇纳米晶相组成及显微结构的影响

以硝酸钇、硅酸钠和氢氧化钠为起始原料,采用微波水热法制备了硅酸钇纳米晶。研究了后期热处理温度对硅酸钇纳米晶的相组成和显微结构的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对粉体进行了表征。结果表明:经微波水热可直接合成硅酸钇粉体,但其结晶性能较差,后期热处理有助于提高其结晶性能。随着热处理温度的升高,粉体中Y2SiO5相的含量增加,微晶的微观结构从棉絮状结构逐渐向柱状结构转变,Y2SiO5纳米晶沿[378]取向生长。     

C/SiC复合材料的制备及加工技术研究进展

碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料由于其强度高、硬度大、耐磨损,被广泛应用于工业、航空航天等领域,然而C/SiC复合材料难以被稳定地去除加工。本文综述C/SiC复合材料的常见制备方式及其材料的性能特点。概述C/SiC复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工等加工方法,分析了各种加工方法的材料去除机理、加工精度、常见缺陷及加工过程中存在的问题。传统的机械加工需进一步优选切削刀具材料;超声辅助加工需探究超声振动的刀具与材料之间的耦合作用机制、振动作用下的材料去除机理;激光加工要进一步研究2.5维及3维C/SiC复合材料的激光加工去除机理。在这些研究的基础上进一步采用复合加工的方法,探寻C/SiC复合材料高效、精密、稳定和无损加工的可能性。