不同氧化物/ZnO双层薄膜的制备及其缺陷和电学性能的研究
发布时间：2020-12-30 17:00
ZnO压敏材料利用其晶界的肖特基势垒特殊的I-V特性,被广泛用作高技术电子设备,民用轨道交通,超高压输电网等领域的过电流保护部件,用于其稳压和瞬态浪涌抑制。随着超大规模集成电路的发展,ZnO压敏电阻也向着小型化、多功能化、平面化方向发展。最近,本课题组与斯洛文尼亚约瑟夫·斯蒂芬研究所在合作研究中发现ZnO-Ca O-Cr2O3等组成的新体系具有良好的非线性特性,可以改善传统的ZnO-Bi2O3体系具有强挥发性,烧结温度高的问题,但其非线性的产生机制尚未明确,缺乏对其性能进一步改进的理论指导。因此,本论文利用射频磁控溅射法在Si衬底上制备出了高质量ZnO薄膜,并在其上制备了不同组分的氧化物薄膜形成具有清晰界面的双层薄膜,通过其模拟压敏陶瓷的晶界来研究在没有Bi2O3的情况下,其晶界非线性产生的原因,进一步研究了薄膜热处理改性对缺陷和性能的影响,主要研究内容如下:（1）采用射频磁控溅射的方法制备ZnO薄膜,通过优化溅射条件,如溅射功率、沉积气压、衬底温度等,确定最佳工艺参数为沉积气压1.2Pa,溅射功率为100W,衬底温度200℃,Ar流量20cm3/min,在该条件下可制备得到结构优良、...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZnO的晶体结构图
容易进行施主掺杂而受主掺杂则要相对困难。晶体影响非常明显，部分点缺陷的存在有利半导体材料导本征点缺陷有间隙（ ·、 ··、 ′′）、空位（ ′、、 ）缺陷等等。徐彭寿[5]等人利用 FP-LMTO（全计算得到了 ZnO 薄膜中各种点缺陷的能级，如图 1成能较高，难以在 ZnO 中形成[6]。在这些缺陷中， ·型缺陷；其余为受主缺陷。本征 ZnO 的 n 型导 ·、 ··的存在。在一般条件下生长的 ZnO 晶体会含有两种缺陷究竟哪一种占主导地位，依然存在着很大的扩散的难易程度上来看，间隙锌占据了主导地位，而试结果来看，氧空位为主要缺陷。
图 1. 3 磁控溅射基本原理图igure 1.3 The basic principle diagram of magnetron sputter法法（PLD）发展于 20 世纪 80 年代后期，它是一种真脉冲激光法制备薄膜的基本原理图，该方法需要在高率的脉冲激光束，使靶材表面形成等离子体，直达衬方法被用于生长和靶材成分一致的薄膜[30]。另外，可以用来蒸发高熔点的材料。而且 PLD 方法容易在外延单晶膜且制备过程简单，不需要间接作用沉积实现，难以生长多层不同薄膜[31]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]sol-gel法制备ZnO薄膜压敏电阻[J]. 刘财坤,邓宏,李金丽,陈金菊,韦敏. 电子元件与材料. 2007(06)
[2]ZnO/p-Si异质结的光电转换特性[J]. 段理,林碧霞,傅竹西,蔡俊江,张子俞. 半导体学报. 2005(10)
[3]ZnO陶瓷薄膜的制备及其低压压敏性质[J]. 黄焱球,刘梅冬,李楚容,曾亦可,刘少波,夏冬林. 压电与声光. 2001(05)
[4]ZnO系低压压敏薄膜的喷雾热分解法制备及膜厚对其压敏特性影响的研究[J]. 贾锐,曲风钦,武光明,宋世庚,陶明德. 功能材料. 1999(06)
[5]喷雾热分解法制备ZnO系低压压敏薄膜[J]. 贾锐,武光明,宋世庚,陶明德. 硅酸盐学报. 1999(04)
本文编号：2947985
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZnO的晶体结构图
容易进行施主掺杂而受主掺杂则要相对困难。晶体影响非常明显，部分点缺陷的存在有利半导体材料导本征点缺陷有间隙（ ·、 ··、 ′′）、空位（ ′、、 ）缺陷等等。徐彭寿[5]等人利用 FP-LMTO（全计算得到了 ZnO 薄膜中各种点缺陷的能级，如图 1成能较高，难以在 ZnO 中形成[6]。在这些缺陷中， ·型缺陷；其余为受主缺陷。本征 ZnO 的 n 型导 ·、 ··的存在。在一般条件下生长的 ZnO 晶体会含有两种缺陷究竟哪一种占主导地位，依然存在着很大的扩散的难易程度上来看，间隙锌占据了主导地位，而试结果来看，氧空位为主要缺陷。
图 1. 3 磁控溅射基本原理图igure 1.3 The basic principle diagram of magnetron sputter法法（PLD）发展于 20 世纪 80 年代后期，它是一种真脉冲激光法制备薄膜的基本原理图，该方法需要在高率的脉冲激光束，使靶材表面形成等离子体，直达衬方法被用于生长和靶材成分一致的薄膜[30]。另外，可以用来蒸发高熔点的材料。而且 PLD 方法容易在外延单晶膜且制备过程简单，不需要间接作用沉积实现，难以生长多层不同薄膜[31]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]sol-gel法制备ZnO薄膜压敏电阻[J]. 刘财坤,邓宏,李金丽,陈金菊,韦敏. 电子元件与材料. 2007(06)
[2]ZnO/p-Si异质结的光电转换特性[J]. 段理,林碧霞,傅竹西,蔡俊江,张子俞. 半导体学报. 2005(10)
[3]ZnO陶瓷薄膜的制备及其低压压敏性质[J]. 黄焱球,刘梅冬,李楚容,曾亦可,刘少波,夏冬林. 压电与声光. 2001(05)
[4]ZnO系低压压敏薄膜的喷雾热分解法制备及膜厚对其压敏特性影响的研究[J]. 贾锐,曲风钦,武光明,宋世庚,陶明德. 功能材料. 1999(06)
[5]喷雾热分解法制备ZnO系低压压敏薄膜[J]. 贾锐,武光明,宋世庚,陶明德. 硅酸盐学报. 1999(04)
本文编号：2947985
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