2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、采用固相反應(yīng)法制備了摻鈦氧化鋅壓敏陶瓷和靶材。采用磁控濺射法制備了摻鈦氧化鋅(TZO)透明導(dǎo)電薄膜、n-TZO/p-Bi2O3和n-TZO/p-Bi2O3/n-TZO薄膜。采用正電子技術(shù)、XRD和SEM對材料的微結(jié)構(gòu)進行了表征。測量了不同TiO2含量的ZnO基壓敏陶瓷的壓敏電壓、漏電流和非線性系數(shù),討論了TiO2含量對ZnO基壓敏陶瓷電性能和微結(jié)構(gòu)的影響。用霍爾效應(yīng)分析儀和物理性能測量系統(tǒng)(PPMS)測試了TZO透明導(dǎo)電薄膜的載流子濃度

2、、霍爾系數(shù)和電阻率。用紫外-可見光分光光度計和PL譜儀測試了薄膜的透射光譜及發(fā)射光譜,計算了TZO薄膜可見光的平均透過率和光學(xué)帶隙,探討了TZO薄膜制備過程中靶材制備工藝、濺射工藝及退火工藝對TZO透明導(dǎo)電薄膜微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。研究了n-TZO/p-Bi2O3及n-TZO/p-Bi2O3/n-TZO薄膜的微觀結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性能。得到如下主要實驗結(jié)果:
  (1)測試了不同TiO2含量的ZnO基壓敏陶瓷正電子壽命譜及電性能。當T

3、iO2含量低于1.8mol%時,壓敏陶瓷的正電子平均壽命隨TiO2摻雜量的增加而降低,TiO2含量為1.8mol%的壓敏陶瓷中正電子平均壽命達到最小值。當TiO2摻雜含量高于1.8mol%時,壓敏陶瓷的平均壽命隨TiO2含量的增加而增加。且TiO2含量為1.8mol%的壓敏陶瓷樣品具有較好的壓敏性能:較低的壓敏電壓VB,較低的漏電流IL和較高的非線性系數(shù)α。
  (2)靶材中TiO2含量、靶材燒結(jié)溫度、保溫時間對TZO透明導(dǎo)電薄膜

4、的光電性能均有重要影響。不同靶材工藝制備的TZO薄膜均為C軸擇優(yōu)取向的多晶六角鉛鋅礦納米薄膜。以TiO2含量為2.0wt%,燒結(jié)溫度為1300-1450℃,保溫時間為6小時獲得的摻鈦氧化鋅靶材所制備的TZO薄膜樣品在可見光區(qū)的平均透過率較高,達到了91%;且具有較高的載流子濃度和較大的載流子遷移率,電阻率低至8.47×10-4Ω·cm;所有TZO薄膜電阻率會隨溫度發(fā)生改變,當溫度從10K上升到350K,薄膜電阻率先下降然后上升,150k

5、附近出現(xiàn)電阻率的最小值,表明此溫度下雜質(zhì)激發(fā)產(chǎn)生的載流子濃度達到飽和。
  (3)濺射壓強和濺射氣氛對TZO薄膜光電性能影響顯著。不同濺射工藝所獲得的薄膜樣品均為良好的C軸擇優(yōu)取向的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)多晶納米薄膜。利用高純氬氣濺射時,當濺射壓強為0.5Pa時,薄膜結(jié)晶度好、比較平整致密、缺陷濃度少、平均晶粒尺寸較大,薄膜光電性能較好,可見光區(qū)平均透過率超過91%,電阻率低至4.13×10-4Ω·cm。有氧濺射制備的薄膜樣品在可見光區(qū)平

6、均透過率較低(僅75%),光學(xué)帶隙較小,電阻率較高。且不同濺射氣氛制備的薄膜電阻率隨溫度變化的規(guī)律不同:當溫度從10K升高到350K的過程中,無氧濺射的TZO薄膜電阻率隨溫度先降低然后升高;而有氧濺射的薄膜電阻率卻隨溫度的升高而下降。
  (4)退火氣氛對TZO薄膜光電性能有較大的影響。將TZO薄膜分別在氬氣、氮氣、真空氣氛中400℃退火40分鐘,薄膜結(jié)構(gòu)仍為C軸擇優(yōu)取向的多晶六角鉛鋅礦納米薄膜,結(jié)晶性能得到了改善,晶粒尺寸有所增

7、加,薄膜表面更加平整致密;其可見光區(qū)透過率已達92%;電阻率達到了3.32×10-4Ω·cm,導(dǎo)電性能的提高主要由于薄膜在退火過程中缺陷回復(fù),減弱了缺陷對載流子的散射,從而大幅提高了載流子的遷移率,而其載流子濃度變化不大。氬氣中退火對光電性能改善的效果最佳。退火后的TZO薄膜的電阻率隨溫度變化規(guī)律仍然是隨溫度先降低后升高。
  (5)采用射頻磁控濺射法,在Au膜(或ITO膜)上分別制備了的n-TZO薄膜、p-Bi2O3薄膜、n-T

8、ZO/p-Bi2O3薄膜、n-TZO/p-Bi2O3/n-TZO復(fù)合薄膜。TZO薄膜為電導(dǎo)率較好的n型薄膜,是C軸擇優(yōu)取向多晶納米薄膜;而Bi2O3膜為電導(dǎo)率較低的P型薄膜,具有明顯的沿著(2O1)晶面取向生長的特點。n-TZO/p-Bi2O3電性能測試表明其具有pn結(jié)的伏安特性,其中ITO襯底上的雙層膜漏電流較小,pn結(jié)的伏安特性更加明顯。n-TZO/p-Bi2O3/n-TZO復(fù)合薄膜具有明顯的壓敏特性。比較n-TZO/p-B i2O

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