聚合物太阳电池ITO电极的光刻制备

使用光刻的方法进行ITO电极的制作,可制得精细的电极结构,本文重点阐述了使用光刻制备ITO电极的方法,包括表面清洗、曝光参量、显影条件、腐蚀工艺等,其中较为理想的ITO光刻工艺为:50 s曝光时间、30 s显影时间、20 s化学腐蚀时间。并用对腐蚀工艺条件进行了理论分析,并使用光学相干断层扫描(OCT)技术对制备的电极进行了测量。     

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.     

高效大功率LED用蓝宝石图形衬底的制备

首先在蓝宝石衬底上旋涂PMMA/copolymer双层胶,然后再进行电子束光刻处理,随后溅射铝膜,并结合剥离技术,从而制备图形化金属铝膜;最后再采用两步热处理法,使图形铝膜发生固相外延反应.在此过程中,侧重于电子束光刻和高温热处理的工艺优化研究.SEM测试结果表明,图形化铝膜在450℃低温氧化热处理24h后,其图形形貌没有发生明显改变;在温度低于1200℃的高温热处理1h后,图形仍然存在.HRXRD分析表明,图形化铝膜在450℃低温热处理24h后再在1000℃高温热处理1h,可在蓝宝石衬底上形成氧化铝外延薄膜;并且相比于基片,氧化铝外延薄膜的结晶质量还有所提高.本方法成功实现了高效大功率用LED蓝宝石图形衬底的制备.     

ITO薄膜的厚度对其光电性能的影响

氧化铟锡(indium-tin oxide, ITO)具有在可见光范围内高度透明的特性和优良的电学特性,通常当作透明电极,被广泛应用于太阳电池和发光元器件上.本研究中用电阻加热反应蒸发的方法制备ITO薄膜,测试了膜的厚度、电阻率、可见光透过率、载流子浓度和迁移率,讨论薄膜的厚度对薄膜光电性能的影响.实验中制备的ITO薄膜,透过率良好,电阻率可达6.37×10-4Ω·cm,载流子浓度和迁移率可分别达到1.91×1020cm-3和66.4cm2v-1s-1.将实验中制备的ITO作为nip太阳能电池透明电极,其短路电流为10.13mA/cm2,开路电压为0.79V,填充因子为0.648,效率可达到5.193;.     

铌酸锂衬底上磁控溅射ITO薄膜及其光电性质研究

在铌酸锂(LN)晶体衬底上磁控溅射铟锡氧化物(ITO)薄膜,研究了射频磁控溅射制备ITO/LN薄膜的最佳工艺.采用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)分析了透明导电ITO膜的制备工艺参数对薄膜表面形貌和晶体结构的影响,同时应用四探针电阻率测量和紫外可见光谱测量技术对所研制的ITO/LN膜的光电性质进行了研究.结果表明,衬底温度为320℃,溅射时间50 min时制备的ITO/LN薄膜具有最佳光电性质,在该条件制备出薄膜的电阻率为3.41×10-4Ω·cm,ITO/LN平均可见光透光率可达74.38;,平均透光率比LN衬底提高了1.1;.应用该溅射条件制备了泰伯效应位相阵列器,其近场衍射成像的相对光强可达0.67.     

膜电极厚度对电极材料析氢活性的影响

用直流磁控溅射法制备不同厚度的膜电极材料.在室温,1mol/L KOH溶液中,这些膜电极材料析氢反应的过电位和膜电极的厚度有关:在一定厚度范围内,膜电极越厚,析氢过电位越小,不同膜电极材料都表现出这样的规律,只是大小和对厚度的依赖程度有所不同.这些结果表明析氢反应不只是发生在电极表面的范围内,反应过程中形成的金属氢化物由于深入到材料内部,从而出现了厚度对析氢反应过电位的影响,并且由于材料不同,可形成的金属氢化物厚度不同,所以对过电位的影响也就不同.     

最优实验条件下碳纳米管膜电极的制备

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在附着有催化剂的石墨片衬底上原位沉积了碳纳米管膜电极.通过正交设计方法综合研究了反应温度、镍膜厚度、沉积时间、甲烷流量对碳纳米管膜电化学性能的影响.结果表明:不同条件下制备的碳纳米管膜的电化学性能有很大差异,其中起主要作用是甲烷流量和反应温度.保持工作压强(6.5×103 Pa)和氢气的流量(100 sccm)不变,温度为700~800 ℃时,甲烷流量为5 sccm,Ni膜厚度为150 nm,生长时间为5 min,所得碳纳米管膜电极电化学性能最佳,氧化峰电流最大,达到14 nA.     

Si3N4陶瓷轴承内圈NCD膜制备中的热流耦合分析

本文设计了一套用于HFCVD系统中轴承内圈NCD涂层制备的电极装置,同时在热交换过程的分析基础上对该系统进行了热流耦合分析.对进气参数进行优化后,衬底温度场及气体流场分布均匀.在数值分析的基础上,在氮化硅陶瓷内圈上成功制备了NCD膜.     

0-3法制备PZT厚膜及其性能研究

采用0-3复合法制备PZT(PbZr0.52Ti0.48O3)厚膜,通过陈化、静置、去除沉淀颗粒、浓缩等方法改良了浆料配制工艺,大大改善了厚膜的表面粗糙度,制备出适于微压电换能器使用的PZT厚膜.采用单层退火的方式对厚膜进行了结晶热处理,研究了不同结晶温度对厚膜性能的影响.结果表明:改良的浆料配制工艺,明显降低了厚膜的表面粗糙度,大大改善了表面形貌;随着热处理温度的升高,厚膜的晶粒尺寸变大,剩余极化变大,矫顽场变小,粗糙度有增大的趋势;当结晶温度为700℃时,剩余极化达到15μC/cm2,矫顽场为30.5 kV/cm.     

直流等离子体法中脱膜开裂的金刚石膜组织结构分析

为了解决用直流等离子体喷射法制备金刚石膜在脱膜过程中膜体开裂的问题,本文对3组脱膜开裂的金刚石膜组织结构进行了分析,发现由热应力作用产生的裂纹形貌随沉积温度的不同而呈现网状、河流状和环状,裂纹尖端的膜体具有最小的Raman 谱峰半高宽值.在所研究的温度范围内,膜体断口都是穿晶断裂和沿晶断裂的混合断口,而且断口面中的占优晶面都是{111}晶面.X射线和Raman谱结果还表明沉积温度愈高,膜体中的残余应力愈大.     

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.     

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.     

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.     

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 % )。     

膜厚对Nd掺杂钙锶铋钛铁电薄膜结构及性能的影响

采用Sol-gel法和层层快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了厚度不同Nd掺杂的钙锶铋钛(C0.4S0.6NT)铁电薄膜.研究了单层膜厚和总膜厚对于薄膜的(200)择优取向、显微结构及铁电性能的影响.发现:恰当的单层膜厚度,有助于薄膜(200)峰的择优取向和铁电性能;单层膜厚度约为60 nm,总厚度约为420 nm时,C0.4S0.6NT薄膜的,I(200)/[I(119)+I(001)]相对强度较大,a轴取向的晶粒较多,具有较好的铁电性能,剩余极化(Pr)和矫顽场(Ec)分别为13.251μC/cm2,85.248 kV/cm.     

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.     

金刚石膜表面氨等离子体处理研究

本文尝试采用微波等离子体CVD技术,实现金刚石膜的制备以及金刚石膜表面的氨等离子体处理,实现氨基功能化修饰金刚石膜的制备.通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)以及水接触角等对氨等离子体处理前后的金刚石膜进行检测分析.结果表明,采用微波等离子体CVD技术,可以在金刚石膜表面植入氨基实现功能化修饰,从而提高金刚石膜表面活性.同时,金刚石膜的整体品质未出现显著变化.     

双折射雕塑薄膜的研究进展

倾斜沉积技术制备的雕塑薄膜是一种新型的、具有各向异性结构的薄膜材料.根据基片旋转方式的不同,可得到螺旋状、S形状、C形状、弯曲柱状等不同结构的薄膜,并且出现了晶体中的双折射现象.雕塑薄膜可以实现各向同性薄膜无法实现的光学性质,为光学薄膜的设计与制备开辟了新的途径.本文综述了雕塑薄膜的制备方法,分析了雕塑薄膜的微结构与双折射特性,并阐述了其在光学领域内的应用潜力.     

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.