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高介电栅介质材料HfO2掺杂后的物理电学特性

武德起 , 姚金城 , 赵红生 , 张东炎 , 常爱民 , 李锋 , 周阳

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2009.01.012

采用激光分子束外延法(LMBE)在P型Si(100)衬底上沉积了(HfO2)x(Al2O3)Y(NiO)1-x-y,栅介质薄膜,研究了其热稳定性以及阻挡氧扩散的能力.X射线衍射表明在HfO2中掺入Ni和Al元素明显提高了其结晶温度.原子力显微镜测试显示:在N2中退火后薄膜表面是原子级平滑连续的,没有发现针孔.900℃N2中退火后的薄膜在高分辨透射电镜下没有发现硅酸盐界面层.实验结果表明在氧化物薄膜与硅衬底之间引入Ni-Al-O置入层能够防止硅酸盐低介电界面层的生成,这有利于MOS晶体管的进一步尺度缩小.

关键词: 高介电栅介质材料 , 激光分子束外延 , 二氧化铪

Co0.8Mn0.8Ni0.9Fe0.5O4 纳米粉体的制备及热敏特性研究

张东炎 , 张惠敏 , 靳先静 , 常爱民

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01008

采用共沉淀法,以NH4HCO3为沉淀剂制备了Co0.8Mn0.8Ni0.9Fe0.5O4 负温度系数(NTC)热敏电阻纳米粉体材料, 研究了不同预烧温度对材料相结构的影响, 探讨了不同烧结工艺对NTC热敏电阻材料微观结构和热敏性能的影响. 采用X射线衍射(XRD)、综合热分析(TG/DTA)、红外(FT-IR)、扫描电子显微技术(SEM)和激光粒度分析仪对制备的样品进行了表征. 结果表明, 750℃预烧后的粉体为纯尖晶石相, 晶粒粒度为32.1nm, 颗粒粒径在50~100nm范围内. 通过对不同烧结程序的对比研究发现, 当烧结程序为:840℃、1200℃各保温2h, 升降温速率为1℃/min时, 样品电学性能较好:ρ25℃=1183Ω·cm, B25/50=3034K. 分析表明, 该烧结程序能有效改善热敏电阻材料的微观结构和热敏性能. 根据ln ρ-1/T曲线斜率计算了经不同工艺烧结后热敏电阻材料的激活能在0.26eV左右.

关键词: NTC热敏电阻 , nano-powders , co-precipitation , resisitivity

高介电栅介质材料研究进展

武德起 , 赵红生 , 姚金城 , 张东炎 , 常爱民

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00865

传统的栅介质材料SiO2不能满足CMOS晶体管尺度进一步缩小的要求, 因此高介电栅介质材料在近几年得到了广泛的研究, 进展迅速. 本文综述了国内外对高介电材料的研究成果, 并结合作者的工作介绍了高介电栅介质在晶化温度、低介电界面层、介电击穿和金属栅电极等方面的最新研究进展.

关键词: 高介电栅介质 , recrystallization temperature , lowK interface layer , metal gate

Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4 NTC热敏材料的Pechini法制备

靳先静 , 常爱民 , 张惠敏 , 张东炎

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01013

为制备材料常数(B值)1900K左右宽温区NTC热敏电阻, 将Pechini方法制备的Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4 粉体置于2.45GHz多模腔微波炉中,经不同温度下微波煅烧压制成型后,于1000℃下微波烧结.采用红外(FT-IR),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),粒度分析分别对样品的晶体结构、相组成、形貌和粒度分布进行了表征.结果表明,不同煅烧和烧结工艺对元件的电学性能有很大的影响;微波最佳煅烧温度为650℃,比常规煅烧所需温度低;微波烧结能够获得微观结构均匀致密的陶瓷体;微波烧结制得元件的B值和电阻率均匀性较好,其B值平均值为1930K,偏差为0.31%,电阻率ρ的平均值为135Ω·cm,偏差为4.55%;而常规烧结制得元件的B值平均值为1720K,偏差为1.47%,电阻率ρ的平均值为78Ω·cm,偏差为25.34%.复阻抗分析表明,微波烧结后样品的晶粒电阻Rb和晶界电阻Rgb分别为255和305Ω,而常规烧结样品的晶粒和晶界电阻分别为200和230Ω.

关键词: 微波烧结 , microwave calcining , NTC , pechini method

高介电栅介质材料研究进展

武德起 , 赵红生 , 姚金城 , 张东炎 , 常爱民

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.05.001

传统的栅介质材料SiO2不能满足CMOS晶体管尺度进一步缩小的要求,因此高介电栅介质材料在近几年得到了广泛的研究,进展迅速,本文综述了国内外对高介电材料的研究成果,并结合作者的工作介绍了高介电栅介质在晶化温度、低介电界面层、介电击穿和金属栅电极等方面的最新研究进展.

关键词: 高介电栅介质 , 晶化温度 , 低介电界面层 , 金属栅电极

Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4 NTC热敏材料的Pechini法制备及微波烧结特性研究

靳先静 , 常爱民 , 张惠敏 , 张东炎

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01013

为制备材料常数(B值)1900K左右宽温区NTC热敏电阻,将Pechini方法制备的Mn0.43Ni0.9CuFe0.67O4粉体置于2.45GHz多模腔微波炉中,经不同温度下微波煅烧压制成型后,于1000℃下微波烧结.采用红外(FT-IR),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),粒度分析分别对样品的晶体结构、相组成、形貌和粒度分布进行了表征.结果表明,不同煅烧和烧结工艺对元件的电学性能有很大的影响;微波最佳煅烧温度为650℃,比常规煅烧所需温度低;微波烧结能够获得微观结构均匀致密的陶瓷体;微波烧结制得元件的B值和电阻率均匀性较好,其B值平均值为1930K,偏差为0.31%,电阻率ρ的平均值为135Ω*cm,偏差为4.55%;而常规烧结制得元件的B值平均值为1720K,偏差为1.47%,电阻率ρ的平均值为78Ω*cm,偏差为25.34%.复阻抗分析表明,微波烧结后样品的晶粒电阻Rb和晶界电阻Rgb分别为255和305Ω,而常规烧结样品的晶粒和晶界电阻分别为200和230Ω.

关键词: 微波烧结 , 微波煅烧 , NTC , Pechini法

Co0.8Mn0.8Ni0.9Fe0.5O4 纳米粉体的制备及热敏特性研究

张东炎 , 张惠敏 , 靳先静 , 常爱民

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01008

采用共沉淀法,以NH4HCO3为沉淀剂制备了Co0.8Mn0.8Ni0.9Fe0.5O4负温度系数(NTC)热敏电阻纳米粉体材料,研究了不同预烧温度对材料相结构的影响,探讨了不同烧结工艺对NTC热敏电阻材料微观结构和热敏性能的影响. 采用X射线衍射(XRD)、综合热分析(TG/DTA)、红外(FT-IR)、扫描电子显微技术(SEM)和激光粒度分析仪对制备的样品进行了表征. 结果表明,750℃预烧后的粉体为纯尖晶石相,晶粒粒度为32.1nm,颗粒粒径在50~100nm范围内. 通过对不同烧结程序的对比研究发现,当烧结程序为:840℃、1200℃各保温2h,升降温速率为1℃/min时,样品电学性能较好:ρ25℃=1183Ω*cm,B25/50=3034K. 分析表明,该烧结程序能有效改善热敏电阻材料的微观结构和热敏性能. 根据ln ρ-1/T曲线斜率计算了经不同工艺烧结后热敏电阻材料的激活能在0.26eV左右.

关键词: NTC热敏电阻 , 纳米粉体 , 共沉淀法 , 电阻率

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