低氟MOD法制备Zr掺杂YBCO厚膜的性能研究

提高膜厚是一种常用的提高YBCO涂层超导体导电能力的方法.如何在提高膜厚的基础上抑制薄膜的临界电流密度(Jc)在外场下的迅速下降是实现YBCO涂层导体产业化的关键.本文选用高钉扎效果的Zr掺杂YBCO复合薄膜进行膜厚和性能关系的研究,在LaAlO3基底上分别通过单次、两次、三次和四次涂覆制备了膜厚分别达200nm(单层膜)、400nm(双层膜)、600nm(三层膜)和800nm(四层膜)的Zr/YBCO复合薄膜,并详细研究了Zr/YBCO复合薄膜在不同膜厚下的微观结构、表面形貌以及超导性能.研究发现,低氟MOD法在重复涂覆制备厚膜的过程中大大节省了时间,提高了制备效率.此外,通过研究YBCO复合膜的厚度和临界电流的关系,得出如下结果:在厚度不超过600 nm的前提下,随着复合膜厚度的增大,其临界电流保持逐渐增加的趋势.其中,单层薄膜的上值最大,达到了3.34 MA/cm2;三层膜的Jc值达到了1.91 MA/cm2,其Ec值最大,达到了每厘米带宽114.6 A.     

磁控溅射PbSe薄膜厚度对其结构及光学特性的影响

本文利用射频磁控溅射法在200℃的玻璃衬底上沉积了纳米晶PbSe薄膜,薄膜厚度分别为200 nm、250 nm、500 nm及600 nm.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)及紫外-可见分光光度计,分别研究了不同厚度PbSe薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性.结果表明:随膜厚增大,PbSe (200)晶面的择优取向显著增强,薄膜的结晶质量逐渐提高.此外,随薄膜厚度增加吸收边发生红移.膜厚为200nm、250 nm时,薄膜的禁带宽度为1.89 eV和1.60 eV;膜厚较大(500 nm及600 nm)时,带隙宽度减小至1.41 eV和1.34 eV,与太阳的光谱辐射更加匹配.因此,我们认为厚度较大的PbSe薄膜更适于用做太阳能电池的吸收层.     

纳米晶粉体加入量对CSBT陶瓷厚膜结构及性能的影响

采用粉末溶胶法和快速层层退火工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了钙锶铋钛(CSBT)陶瓷厚膜.研究了纳米晶粉体加入量对钙锶铋钛陶瓷厚膜结构及性能的影响.结果表明:纳米晶粉体加入量在较宽的范围内可以制备出高质量的钙锶铋钛厚膜,厚膜的显微结构及铁电性能对粉末的加入量比较敏感,适当的加入量有利于促使厚膜晶粒的a轴择优取向,从而有利于膜的铁电性能.当粉末加入量为7.5 g/100 mL时,钙锶铋钛陶瓷厚膜晶粒出现a轴择优取向,剩余极化和矫顽场强分别为6.3 μC/cm2和57 kV/cm,具有较高的应用价值.     

外延PbZr0.4Ti0.6O3薄膜厚度对铁电储能性能的影响

通过修正的Landau-Devonshire热力学模型构建了PbZr0.4 Ti0.6 O3/SrTiO3异质结的电滞回线方程,得到了剩余极化强度Pr、矫顽电场Ec和有效储能密度Wrec的关于PbZr0.4 Ti0.6 O3薄膜厚度h的解析函数,进而研究了连续厚度h对PbZr0.4Ti0.6O3薄膜铁电性能和铁电储能性能的影响.结果表明,Pr,Ec和Wrec均随PbZr0.4Ti0.6O3薄膜厚度h的增加呈非线性增大,且当厚度h分别为57.0 nm、64.2 nm和65.8 nm时,达到饱和值75.3μC·cm-2、2240.7 kV·cm-1和9.0 J·cm-3,而能量转换效率η随h的增加呈现出非线性减小,h接近52.6 nm时,η趋于一稳定值4.79;.此外,瞬时相对变化率W'rec(h)和η'(h)均随h增加而减小,当h小于2.4 nm时,η'(h)大于W'rec(h),当h大于2.4 nm时,η'(h)小于W'rec(h),且当h接近50.0 nm时,η'(h)/W'rec(h)趋于一稳定值0.65.     

溶胶电泳沉积法制备PZT压电厚膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶方法制备Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉末,将此粉末按一定比例加入到同成分PZT溶胶中,采用溶胶-电泳沉积技术在ITO玻璃衬底上制备PZT厚膜.采用X射线衍射分析、SEM及HP4294A阻抗分析仪等对PZT膜进行了微观结构和介电性能测试,研究了电泳电压、热处理温度及电泳时间对PZT膜结构及膜厚的影响,结果表明,在1V电压下进行电泳,600℃热处理20min,可以得到表面均匀平整的纯钙钛矿结构PZT膜,以(110)择优取向,通过控制电泳时间可有效控制膜的厚度.获得了膜厚为30μm、介电常数达到ε33T/ε0=781、介电损耗为tanδ=0.0083、剩余极化与矫顽电场强度分别为24.6μC/cm2与61.9kV/cm铁电性能较好的PZT膜材料.     

薄膜厚度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响

本文研究了薄膜厚度对MOCVD技术制备未掺杂ZnO薄膜的微观结构和电学特性影响.XRD和SEM的研究结果表明,随着薄膜厚度的增加,ZnO薄膜(110)峰趋于择优取向,且晶粒逐渐长大,薄膜从球状和细长棒状演变为具有类金字塔绒面结构特征的ZnO薄膜;Hall测量表明,较厚的ZnO薄膜有助于提高薄膜电学特性,可归于晶粒长大和晶体质量提高.40min沉积时间(膜厚为1250nm)制备出的ZnO薄膜具有明显绒面结构,其晶粒尺寸为300～500nm,电阻率为7.9×10-3Ω·cm,迁移率为26.8cm2/Vs.     

Nb掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了高质量的Nb掺杂ZnO( NZO)透明导电薄膜.为了研究薄膜厚度对薄膜性质的影响,制备了五个厚度分别为239 nm,355 nm,489 nm,575 nm和679 nm的样品.XRD结果表明,ZnO∶ Nb薄膜是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,并且具有垂直于衬底的c轴择优取向.随着膜厚的增加,薄膜的结晶质量明显提高.当厚度从239 nm增加到489 nm时,平均晶粒尺寸从19.7 nm增加到24.7 nm,薄膜的电阻率持续减小;当厚度进一步增加时,晶粒尺寸略有减小,电阻率有所增加.本实验获得的最低电阻率为4.896×10-4Ω·cm.随膜厚的增加,光学带隙先增大后减小.所有薄膜在可见光区域的平均透过率均超过88.3;.     

溶胶-凝胶法制备LaNiO3薄膜及其电学性能研究

采用溶胶-凝胶法在SiO2/Si衬底上制备了LaNiO3薄膜,并通过改变退火温度和薄膜厚度对其微结构和电学性能进行了表征测试.X射线衍射(XRD)和电阻率测试结果表明,随着退火温度和厚度的增加,LaNiO3薄膜的结晶质量明显提高,薄膜电阻率也逐渐下降.当退火温度为800℃时,厚度为630 nm的LaNiO3薄膜电阻率最小,达到了1.37 mQ·cm.此外,利用LaNiO3薄膜作为下电极制备的2; Nb-Pb(Zr06Ti0.4)O3薄膜呈良好的钙钛矿相结构,且经过1010铁电循环测试周期以后,2; Nb-Pb(Zr06Ti0.4)O3薄膜的铁电性能未出现明显下降,表明该LaNiO3薄膜是生长PNZT铁电薄膜的优良下电极材料.     

非晶 Ti-Al 过渡层对 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器结构和性能的影响

应用磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si(001)衬底上制备 5 mm 厚超薄非晶 Ti-Al 薄膜作为过渡层,利用脉冲激光沉积法制备 Ba0.6 Sr0.4TiO3 薄膜,构造了 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt(Pt/BST/Pt)和 Pt/Ti-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ti-Al/Pt(Pt/Ti-Al/BST/Ti-Al/Pt)结构的电容器,研究了 Ti-Al 过渡层对 Pt/BST/Pt 电容器结构及其性能的影响.实验表明,过渡层的引入有效地阻止了 Pt 电极和 BST 薄膜的互扩散,降低了 BST 薄膜氧空位的浓度,提高了铁电电容器的介电性能.当测试频率为 1 kHz、直流偏压为0 V时,介电常数由引入过渡层前的 530 增大到引入后的 601,介电损耗则由0.09减小到0.03.而且过渡层的引入有效地降低了 BST 薄膜的漏电流,使正负向漏电流趋于对称,在测试电压为5 V 时,漏电流密度由3.8×10-5 A/cm2 减小到 8.25 ×10-6 A/cm2.     

含NiTi阻挡层的硅基(La0.5Sr0.5)CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3铁电电容器异质结

应用磁控溅射法制备的非晶NiTi薄膜作阻挡层,在Si (100)衬底上构造了(La0.5Sr0.5)CoO3/ Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3(LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结,研究了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜的结构和物理性能.实验发现LSCO/PZT/LSCO铁电电容器具有良好的电学性能,在417kV/cm的驱动场强下,PZT铁电电容器具有较低的矫顽场强(125kV/cm)和较高的剩余极化强度(19.0μC/cm2),良好电容-电压特性(C-V)和保持特性,铁电电容器经过1010次反转后,极化强度没有明显下降,表明了非晶NiTi薄膜可以用作高密度硅基铁电存储器的扩散阻挡层.     

自支撑金刚石厚膜表面外延掺硼金刚石薄膜研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术(MPCVD),在抛光厚度0.5 mm的高热导率自支撑金刚石厚膜表面沉积厚度10 μm掺硼金刚石薄膜,通过热导率测试仪、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱、X射线光电子能谱以及四探针仪等测试手段对材料的热导率、形貌及微观质量、表面键合状态及导电性能等进行分析.结果表明,优化工艺后在自支撑金刚石厚膜表面外延形成了质量优异,结合力佳的掺硼金刚石薄膜,其电阻率最低为1.7 ×102 Ω·cm.同时,鉴于界面同质外延特性以及大尺寸晶粒特点,整体材料的热导率可高达1750 W/(m·K),显示这种层状复合材料良好的整体导热性能及表面导电性能.     

ITO电极的湿膜光刻与干膜光刻制备研究

聚合物太阳电池的制备中,阳极ITO的制备是决定器件效率的重要工艺之一.本文主要对ITO电极的湿膜光刻和干膜光刻制备方法进行了比较,并用光学相干断层扫描(OCT)技术等方法对制备的电极进行了检测,结果表明湿膜光刻可以获得较为精细的电极结构.     

硼掺杂金刚石薄膜研究

硼掺杂是改善金刚石薄膜电阻率的有效手段,被认为是将金刚石薄膜用于制备电化学电极的途径.本文通过CVD法在单晶硅片上制得掺硼金刚石薄膜(BDD),并采用四点探针、扫描电镜、激光拉曼和电化学工作站对之进行检测,发现随着硼掺入量的增加,薄膜电阻率逐渐降低,重掺杂时可达2.0×10-3Ω·cm.同时金刚石薄膜的固有质量出现恶化,表现为金刚石晶粒的碎化以及拉曼观察到的薄膜内应力的增加和非金刚石峰的出现.对薄膜电极进行电化学测量发现BDD电极在酸性溶液中具有非常宽的电位窗口和高的阳极极化电位,且背景电流极低.     

ITO/BZO复合薄膜制备及在非晶硅薄膜太阳能电池的应用

采用低压化学气相沉积(LPCVD)法在沉积ITO薄膜的玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(BZO)薄膜,研究了ITO缓冲层对ITO/BZO复合薄膜表观形貌、导电性能和光学性能的影响;并研究了ITO/BZO薄膜在非晶硅薄膜太阳能电池的应用.结果表明,以ITO作为缓冲层来沉积BZO薄膜,有利于BZO晶粒尺寸的长大,并可以显著提高BZO薄膜的导电能力.ITO/BZO复合薄膜具有相对较高的导电能力和光学透光率,应用在非晶硅薄膜太阳能电池时转化效率提高0.20;.     

CdSe纳米晶薄膜的光敏特性研究

硒化镉(CdSe)是一种光电性能优异的II-VI族化合物半导体.采用真空热蒸发技术在Si(100)衬底上制备出高质量的CdSe纳米晶薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪、膜厚测试仪、扫描电镜(SEM)和数字源表对其结晶性能、晶体结构、表面形貌及光敏特性进行了表征.结果显示,CdSe纳米晶薄膜呈六方纤锌矿结构,纯度较高,结晶性能较好,沿c轴择优生长的优势明显;同时,薄膜具有典型的光敏电阻特性,且电阻值受光照强度、退火温度影响明显.     

ZnO压电薄膜的制备与性能表征

采用射频磁控溅射法在硅(100)衬底上制备高质量的ZnO压电薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、压电响应力显微镜(PFM)等仪器研究了薄膜成分,表面形貌和压电性质.结果表明:实验制备的ZnO薄膜具有很好的压电性质,c轴取向和表面粗糙度对薄膜压电特性有很大影响,高度c轴取向生长和表面粗糙度较小的ZnO薄膜表现出更好的压电性质.     

P型掺杂金刚石厚膜的电火花加工

CVD金刚石具有和天然金刚石相近的一系列独特的力学、热学、声学、电学、光学和化学性能,在航空、航天、国防等高科技领域具有广阔的应用前景.但是,普通CVD金刚石膜是绝缘体,无法直接进行电加工.本文在分析了电火花加工半导体材料去除速率的基础上,通过掺硼对CVD金刚石厚膜进行半导体改性,继而实现了其电火花加工.通过研究,建立了掺硼金刚石厚膜电火花加工去除速率的经验公式.最后,通过Raman和SEM分析对CVD金刚石厚膜的电火花加工机理进行了初步探讨.     

绒面ZnO透明导电薄膜

采用孪生ZnO (Al2 O3 ∶2 % )对靶直流磁控溅射制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜 (迁移率为 5 .5 6cm2 /V·s,载流子浓度为 4 .5 7× 10 2 0 cm-3 ,电阻率为 2 .4 6× 10 -3 Ω·cm ,可见光范围 (380～ 80 0nm)平均透过率大于 85 % )。用酸腐蚀的方法 ,可以获得绒面效果 ,而反应气压对绒面效果没有影响 ,薄膜的电学特性没有变化 ,绒面对光散射作用增强 ,导致相对于平面ZnO薄膜的透过率要低一些 (可见光范围平均透过率大于 80 % )。     

FTO薄膜制备技术研究进展

本文首先对FTO薄膜的特性和应用进行简明陈述,之后对薄膜的制备方法,包括溶胶-凝胶法、磁控溅射法、化学气相沉积法和喷雾热解法等现有制备技术及研究进展进行了全面的综述,最后对FTO薄膜的制备技术改进及FTO理论设计研究前景进行了展望.