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掺杂及工艺条件对室温制备ZnO∶Al性能的影响

任明放 , 王华 , , 杨玲

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2009.01.011

采用直流磁控溅射工艺,在室温条件下制备了ZnO∶Al(ZAO)薄膜,研究了Al掺杂量和溅射工艺参数等对ZAO薄膜光电性能的影响.结果表明:Al掺杂量和溅射工艺参数均对薄膜的电阻率有显著影响,在Al掺杂质量分数为3%、溅射功率为100 W以及Ar压强为1.5 Pa的条件下,室温溅射淀的ZAO薄膜可获得1.4×10-3 Ω*cm的最小电阻率;Al掺杂量和工艺参数对薄膜的透光率均无明显的影响,薄膜的平均透光率在86~90%,但随Al掺杂量和溅射功率的增加,薄膜的截止吸收边均向短波长方向移动.对薄膜优值因子的分析表明,适合采用的Ar压强值在0.6~2.0 Pa.

关键词: 氧化锌铝 , 透明导电薄膜 , 光电性能 , 磁控溅射

CuO掺杂对KNN-LS-BF无铅压电陶瓷性能的影响

翟霞 , 王华 , 崔业让 , 袁昌来 , , 张小 , 周昌荣 , 江民红 , 刘心宇

人工晶体学报

采用传统固相合成法和制备工艺,在1040℃制备了{0.996 [0.95( Na0.5 K0.5)NbO3-0.05LiSbO3 ]-0.004FeBiO3}+x mol% CuO(KNN-LS-BF+x mol% CuO)无铅压电陶瓷,研究了CuO掺杂量对陶瓷结构和性能的影响.结果表明,CuO的低温促烧作用明显,微量CuO的掺入并没有改变陶瓷体系的相结构,但对陶瓷的压电和介电性能有明显影响.随CuO掺杂量的增加,陶瓷的d33、kp、εr均是先升高后降低,并在x=0.15时,d33、kp、εr分别达到最大值222 pC/N、0.36、1223.14;Qm也是先升高后降低,不过是在x=0.3时达到了最大值66.02.而tanδ则是先降低,在x=0.45达到最小值2.5%后又开始回升.在x=0.15时,所制备压电陶瓷有最好的综合性能:d33=222pC/N,kp=0.36,εr=1223.14,tanδ=3.3%,Qm =52.27.

关键词: 无铅压电陶瓷 , CuO掺杂 , 性能

湿法刻蚀对ZnO∶Al透明导电薄膜结构与性能的影响

杨玲 , , 王华 , 江民红 , 袁昌来

材料导报

室温下通过直流磁控溅射Al2O3掺杂3%(质量分数)的ZnO靶材制备了厚度约1μm、结晶度高、表面平整光滑的ZnO∶Al透明导电薄膜.研究盐酸、王水和草酸溶液对ZnO∶Al薄膜的湿化学刻蚀行为,分析刻蚀对薄膜微观结构、光刻图案、电学和光学性能的影响.结果表明,刻蚀对薄膜的结晶取向性无影响;经盐酸、王水和草酸刻蚀后薄膜的电阻率略有增大,从7.4mΩ·cm分别增大到8.7mnΩ· cm、8.8mQ·cm和8.6mΩ·cm;透光率略有下降,从80%分别下降到76%、77%和78%.0.5%的盐酸刻蚀可以获得结构良好的陷光结构.薄膜在盐酸中刻蚀速率快,易产生浮胶;在草酸中刻蚀图案清晰,但存在残留;在王水中刻蚀图案清晰且无残留.

关键词: ZAO薄膜 , 透明导电 , 湿法刻蚀

聚甲基丙烯酸丁酯/聚醚酰亚胺的共混及性能研究

何玉汝 , 戴培邦 , 卢悦群 , , 王华

绝缘材料

  将甲基丙烯酸丁酯(BMA)与聚醚酰亚胺(PEI)溶液混合,通过自由基聚合得到聚甲基丙烯酸丁酯/聚醚酰亚胺共混高分子体系(PBMA/PEI);将PBMA/PEI作为有机功能层制备三明治结构的阻变存储器件ITO/(PBMA/PEI)/Ag,对PBMA/PEI进行结构表征,分析其热性能和ITO/(PBMA/PEI)/Ag的阻变性能。结果表明:制备的PBMA/PEI具有良好的耐热性能,其初始分解温度为250℃;制备的阻变存储器件具有较好的阻变存储特性,即较高的电流开关比(106)、较低的跳变电压(1.8 V)、较低的开态电流(约为10-4 A)。

关键词: 甲基丙烯酸丁酯 , 聚醚酰亚胺 , 反应共混 , 阻变存储性能

TiO2掺杂ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3系低压压敏陶瓷的微结构和电性能研究

巨锦华 , 王华 , , 任明放 , 杨玲 , 袁昌来

人工晶体学报

采用固相反应法制备了TiO2掺杂的ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3系低压压敏陶瓷.采用X射线衍射、扫描电镜、压敏电阻直流参数仪、阻抗分析仪等研究了掺杂量对陶瓷的微结构、压敏性能和阻抗等影响.结果表明:掺杂1.0mol%TiO2时综合电性能最好,压敏电压梯度为21.6 V/ mm,漏电流密度为0.02 μA/ mm2,非线性系数为33;掺杂最大于1.0 mol%时,压敏电压梯度降低的同时也使非线性系数降低,漏电流密度增大;Cole-Cole形式的复阻抗谱图表明掺杂1.0 mol%TiO2的晶界电阻最大,晶界电阻对ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3-TiO2系低压压敏陶瓷电阻的贡献最为明显.

关键词: ZnO-Bi2O3-CO2O3-MnCO3压敏陶瓷 , 微结构 , 电性能

溅射压强和退火气氛对Mg0.2Zn0.8O∶Al紫外透明导电薄膜结构与性能的影响

王华 , 燕红 , , 江民红 , 杨玲

人工晶体学报

以自制Mg0.2Zn0.8O∶Al陶瓷为靶材,采用室温溅射后续退火磁控溅射工艺制备了Mg0.2Zn0.8O∶Al紫外透明导电薄膜.研究了溅射压强和退火气氛对Mg0.2Zn0.8O∶Al薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:溅射氩气压强不影响薄膜的相结构,但对薄膜的取向生长和结晶质量有一定影响;薄膜的方块电阻随溅射压强的增加先大幅减小后有所增大,溅射气压为2.0 Pa时,薄膜的方块电阻最低;不同溅射气压下制备薄膜的透光范围均已扩展到了紫外区域,而且具有85%以上的高透射率,但溅射气压对薄膜的带隙宽度和透光率没有明显影响;室温下溅射制备的薄膜经真空退火处理后其导电性能显著提高,但在空气中退火处理后其导电性能反而有所下降.

关键词: Mg0.2Zn0.8O∶Al , 紫外透明导电薄膜 , 磁控溅射 , 溅射压强 , 退火气氛 , 光电性能

MgxZn1-xO:Al靶材制备工艺和Mg掺杂对微观结构的影响研究

黄竹 , 王华 , , 杨玲 , 任明放

材料导报

以纳米级的ZnO、MgO和Al2O3粉体为原料,经过湿式球磨得到了混合粉体,采用常压固相烧结的方法制备了高致密度MgXZn1-XO:Al陶瓷靶材,研究了预烧粉体、Mg掺杂量和烧结温度对靶材微观结构和性能的影响.研究表明,预烧粉体可以减少第二相的生成;随着Mg掺杂量的增加,MgO立方相逐渐增多,在x=0.3时产生了相分离;在1100~1300℃内,随着烧结温度的升高,靶材的晶粒大小和密度逐渐增大,增大趋势在1300℃后变缓,1300℃烧结4h可以制得结构均匀、高致密度的MgxZn1-xO:Al靶材.

关键词: MgxZn1-xO:Al靶材 , 预烧 , Mg含量 , 烧结工艺 , 微观结构

热处理工艺对室温制备ZnO:Al薄膜结构与光电性能的影响

任明放 , 王华 , , 杨玲

人工晶体学报

采用室温溅射加后续退火工艺制备了ZnO∶ Al透明导电薄膜.研究了热处理工艺对薄膜微观结构和光电性能的影响.研究表明:退火有助于减小Al~(3+)对Zn~(2+)的取代造成的晶格畸变,消除应力,促进晶粒长大,有效提高电子浓度和迁移率,降低电阻率;当溅射功率为80 W、退火温度为320 ℃时,薄膜的电阻率可低至8.6×10~(-4) Ω·cm;退火气氛对薄膜的导电性能有较大影响,真空退火可使吸附氧脱附,大大降低薄膜的方块电阻.而退火温度和退火气氛均对ZnO∶ Al薄膜的透光率没有明显影响,薄膜的透光率在86%以上.

关键词: ZnO∶Al , 光电性能 , 磁控溅射 , 退火工艺

高密度与低电阻率ZnO:Al靶材的制备及缺陷分析

, 王华 , 任明放 , 杨玲

功能材料

以纳米量级的ZnO和Al2O3粉体为原料,通过湿式球磨得到了混合粉体,再经过模压成型与常压烧结工艺即可获得致密度超过95%的ZnO:Al陶瓷靶材,其电阻率可达10-2Ω·cm数量级.高致密度的原因在于纳米粉体具有大的比表面积和粒子数,烧结均匀,气孔较少.低电阻率在于Al3+对Zn2+替代产生的自由电子.同时对靶材中的黑点进行了分析,EDS显示其不仅存在N元素,而且Al含量与致密度比正常区域低,其原因与粉体颗粒的均匀性有关.

关键词: ZAO靶材 , 纳米粉体 , 致密度 , 电阻率 , 黑点

氩气压强对直流磁控溅射ZnO:Al薄膜结构和性能的影响

, 王华 , 任明放 , 成钧

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.05.028

基于Al2O3掺杂量为3wt%的氧化锌铝陶瓷靶材,采用直流无反应磁控溅射法在载玻片衬底上制备了ZnO:Al透明导电薄膜.研究了氩气压强对薄膜微观结构和光电性能的影响.结果表明:氩气压强对薄膜的平均透光率影响微小,其值均在86%以上,但对薄膜的微观结构和方块电阻有非常明显的影响.随着氩气压强的增大,薄膜的晶粒形状由片状向球状变化,并呈现出c轴择优生长特性.氩气压强在0.6~3.0 Pa范围内增长时,薄膜的方块电阻先缓慢减小,2.0Pa后急剧增大.在压强为1.5Pa时,薄膜具有最好的电学性能,其电阻率为1.4×10-3Ω·cm,方块电阻为10Ω/sq,优值为1.6Ω-1,符合评价标准.

关键词: 直流磁控溅射 , ZAO薄膜 , 方块电阻 , 透光率 , 优值

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