低壓氧化鋅壓敏薄膜電阻制備及性能提高的研究.pdf

1、本文研究了低壓ZnO壓敏薄膜電阻的制備工藝與低壓壓敏電性能的提升方法，首先對(duì)多組分ZnO濺射靶材的制備工藝進(jìn)行了探索和優(yōu)化;然后采用射頻磁控濺射法制備低壓ZnO壓敏薄膜電阻，通過(guò)優(yōu)化襯底溫度和氧分壓參數(shù)來(lái)制備低壓壓敏電性能優(yōu)異的薄膜電阻;采用I-V測(cè)試儀對(duì)薄膜電阻樣品進(jìn)行壓敏電性能測(cè)試，得出300℃襯底溫度、50％氧分壓下制備的薄膜電阻的低壓壓敏性能最佳;最后，選擇該制備條件下的薄膜電阻樣品進(jìn)行激光沖擊實(shí)驗(yàn)，激光沖擊處理后薄膜電阻的低壓

2、壓敏電性能得到了大幅地改善。主要結(jié)論如下:
　　隨著成型壓力的增大，濺射靶材的直徑收縮率不斷減小，致密度逐漸增大，而靶材表面相繼出現(xiàn)裂紋。在40MPa下成型，950℃下燒結(jié)制備的靶材，表面光滑無(wú)裂紋，靶材內(nèi)孔洞很少，晶粒生長(zhǎng)致密，晶粒尺寸約為5.4μm。靶材的相組成為ZnO主晶相、Bi2O3相、Zn2.33Sb0.67O4尖晶石相，靶材的壓敏電學(xué)性能優(yōu)異，分別為壓敏電壓405V/mm、非線性系數(shù)12.8和漏電流0.12μA。

3、>　　薄膜的沉積速率隨著襯底溫度(25℃、150℃、300℃、450℃、600℃)的升高先增大后減小，在相同襯底溫度下，薄膜沉積速率隨著氧分壓的增大而逐漸減小。在300℃襯底溫度下，薄膜的(002)衍射峰相對(duì)強(qiáng)度最高，晶粒生長(zhǎng)致密，大小均勻，表面粗糙度最小。在300℃下，隨著氧分壓(0％、25％、50％、75％、)的增大，薄膜中氧空位減少，(101)、(102)、(103)衍射峰消失。當(dāng)氧分壓為50％時(shí)，薄膜(002)衍射峰相對(duì)強(qiáng)度最強(qiáng)

4、，樣品C軸擇優(yōu)取向性較好。
　　在不同襯底溫度和氧分壓下制備的薄膜的I-V曲線均呈非線性。在300℃襯底溫度下，壓敏電壓達(dá)到較小值4.78V，非線性常數(shù)達(dá)到最大值12.94，漏電流達(dá)到最小值0.45μA/mm2;在300℃襯底溫度、50％氧分壓時(shí)，壓敏電壓達(dá)到較小值7.05V，非線性系數(shù)達(dá)到最大值20.83，漏電流達(dá)到最小值0.78μA/mm2。
　　薄膜電阻樣品經(jīng)過(guò)激光沖擊處理后，晶粒顯著減小，晶粒之間更加緊密，空隙減少，

5、表面粗糙度大幅降低，更加平整光滑。不同激光脈沖能量(0.6J、1.2J、1.8J)處理的薄膜電阻的電性能得到了不同程度地改善，其中:300℃、50％下制備的薄膜電阻經(jīng)過(guò)1.2J激光脈沖能量沖擊處理后，壓敏電壓降低至最小值3.92V，降低幅度為44.4％;非線性系數(shù)達(dá)到最大值31.38，提高幅度為50.65％;漏電流密度降低至最小值0.54μA/mm2，降低幅度為30.77％，薄膜電阻的低壓壓敏電性能達(dá)到最佳。經(jīng)過(guò)激光沖擊處理之后薄膜內(nèi)部