基于CeO2-x-TiO2薄膜厚度的数模阻变转换机理

采用溶胶凝胶法和旋涂工艺在FTO衬底制备阻变层CeO_2-x-TiO₂薄膜，通过在CeO_2-x-TiO₂薄膜表面热蒸镀Al电极制备Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO阻变器件，采用XRD和XPS表征CeO_2-x-TiO₂薄膜的晶相组成和晶体结构。结果表明：阻变层中主要由TiO₂和CeO_2-x组成。与Al/CeO₂/FTO器件相比，Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO阻变器件的电学性能得到提升。I-V测试表明Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO器件具有无初始化过程的双极性阻变特性。对不同CeO_2-x-TiO₂厚度下的阻变器件进行电学分析，研究表明Al/CeO_2-x-TiO₂/FT...     

铋掺杂对SrTiO3薄膜微观结构及阻变行为的影响

采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在p+-Si上制备了Bi掺杂SrTiO_3薄膜,构建了Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si结构阻变器件,研究了Bi掺杂量对薄膜微观结构、器件阻变行为及特性的影响。结果表明:Bi掺杂量较低时并未改变Sr_(1-x)Bi_xTiO_3薄膜的相结构,但随着掺杂比例的增大,晶粒尺寸也明显增大,当掺杂量x=0.16时,有Bi4SrTi4O15及TiO2相形成;不同Bi掺杂量的Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si器件均呈现出双极性阻变特性,且有明显的多级阻变行为。随Bi掺杂量的增加,器件的阻变性能逐步提高,当x=0.12时器件的高、低阻态电阻比值最大,达到105左右,并且在2 000次可逆循环测试下,高、低阻态电阻比未出现衰减,表现出良好的抗疲劳特性,但当掺杂量x达到或超过0.16后,器件的性能呈下降趋势。Bi掺杂量的增大会导致器件高阻态时的导电机制从空间电荷效应(SCLC)导电机制(x0.16)转变为肖特基势垒发射(x=0.16)。器件在低阻态下均遵循欧姆导电机制。     

低温ALD沉积Al掺杂TiO_2薄膜性能的研究及在钙钛矿太阳电池上的应用

以四异丙醇钛、三甲基铝和去离子水分别为钛源、铝源和氧源,低温条件下用原子层沉积(ALD)技术在FTO导电玻璃上制备TiO_2薄膜和掺杂不同比例元素Al的TiO_2(ATO)薄膜,并将其作为光阳极用于平面钙钛矿太阳电池。测量TiO_2和不同Al比例掺杂的ATO薄膜X射线衍射,研究掺杂比对TiO_2晶格的影响。同时,以FTO导电玻璃为基底在TiO_2(或ATO)薄膜上沉积Al做电极制备FTO/TiO_2/Al和FTO/ATO/Al,测量它们的I-V曲线,研究Al掺杂对TiO_2薄膜导电性能的影响。最后,以TiO_2和掺杂比为1:120制备的ATO为光阳极,组装成钙钛矿太阳电池器件FTO/TiO_2(或FTO/ATO)/CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/spiro-OMETAD/Au,测量电池J-V特性曲线。与TiO_2为光阳极器件相比,掺杂比为1:120的ATO基器件开路电压从0.89提高到1.01 V,填充因子从59%提高到64%,光电转换效率由9.26%提高到11.31%。发现少量Al掺杂不会改变TiO_2薄膜晶型结构,但是会改变TiO_2电阻。     

(LaMn_(0.8)Al_(0.2)O_3)_(1-x)(Al_2O_3)_x(0.05≤x≤0.2)NTC热敏陶瓷材料制备及电性能研究

采用氧化物固相法制备(LaMn0.8Al0.2O3)1-x(Al2O3)x(0.05≤x≤0.2)系列负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)热敏陶瓷材料。利用热重-差热(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、阻温特性以及老化性能测试等手段,确定了材料粉体最佳煅烧温度,表征了陶瓷体物相、形貌、元素含量、电学性能、稳定性与Al2O3含量的关系。结果表明:(LaMn0.8Al0.2O3)1-x(Al2O3)x(0.05≤x≤0.2)系列热敏陶瓷材料电阻率随着Al2O3含量增加显著增大,但材料常数B值增加平缓。当x=0.15时,该陶瓷材料呈现出低B(2816.44 K)、高阻(11893.89?·cm)的优良电学特性。热敏电阻经125℃老化500 h,阻值漂移(ΔR/R)均小于0.94%。     

Ti/La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/Pt结构器件中“负”电阻开关特性研究

以Pt/Ti/SiO2/Si为衬底,制备了具有电阻转变特性的Ti/La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)/Pt结构器件.X射线衍射分析表明LCMO薄膜呈纳米晶或非晶态,扫描电子显微镜及原子力显微镜分析表明LCMO薄膜表面平整、光滑致密.电学测试结果表明Ti/LCMO/Pt结构具有明显的双极型"负"电阻转变特性,低电阻态的导电过程为空间电荷限制电流机制,高电阻态的导电过程为Poole-Frenkel发射机制.利用氧化还原反应的随机性和TiOx中间层空间分布的不均匀性,定性地解释了高电阻态的不稳定性以及电流-电压曲线上的电流突变现象.     

PLD法制备TiO2薄膜及电阻转变特性研究

采用脉冲激光沉积法（PLD）,以Pt(111)/Ti/SiO₂/Si为衬底,制备了具有电阻转变特性的TiO₂薄膜.X射线衍射（XRD）分析未发现明显的TiO₂结晶峰,薄膜呈纳米晶或非晶态.扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）分析表明,TiO₂薄膜表面平整、光滑致密.电学测试结果表明,TiO₂薄膜具有明显的单极性电阻转变特性,高低阻态比值达到10⁴.高阻态下薄膜的导电过程可用空间电荷限制电流模型解释,过程中存在软击穿现象.在此基础上,对薄膜中丝导电通道的产生及熔断过程进行了初步分析.     

室温下制备非晶ZnO薄膜及其电阻开关特性研究

室温下采用紫外固化的方法取代溶胶-凝胶方法中的高温退火制备了氧化锌薄膜, XRD分析结果表明薄膜为非晶的, XPS分析结果表明薄膜的主要成分是ZnO。在深紫外固化后的薄膜表面溅射Al作为顶电极获得Al/a-ZnO/FTO结构的器件,研究深紫外照射时间对器件电阻转变性能的影响, 进一步解释了深紫外固化的机制。研究表明: 经过充足时间(12 h)照射的器件表现出双极性电阻开关特性,阈值电压分布集中(-3.7 V<V_set<-2.9 V, 3.4 V< V_reset<4.3 V)且符合低电压工作的要求, 至少在4000 s内器件的高低阻态都没有发生明显的退化, 表现出了良好的存储器特性。Al/a-ZnO/FTO器件的这种电阻转变特性可以用空间电荷限制电流传导机制解释。     

CdS_xSe_(1-x)包覆TiO_2纳米棒壳核结构的制备及其在杂化太阳电池的应用

采用水热法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)基底上制备了金红石型的TiO2纳米棒阵列;然后采用电化学方法在TiO2纳米棒阵列上沉积不同厚度的CdSxSe1-x纳米晶,形成了CdSxSe1-x纳米晶包覆TiO2纳米棒的CdSxSe1-x/TiO2壳核结构;利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等对其形貌、结构组成等进行了分析和表征,结合循环伏安法及其吸收光谱确定了CdSxSe1-x纳米晶的能级位置。最后以P3HT/CdSxSe1-x/TiO2复合薄膜材料为光活性层组装成固态纳米结构杂化太阳电池,研究了CdSxSe1-x壳层厚度对该电池光电转换性能的影响,结果表明转换效率最高可达到0.68%。     

真空喷涂高分子包埋TiO_2纳米粒子薄膜阻变特性

真空喷涂制备了PFBT包埋Ti O2纳米粒子(NPs)高分子复合薄膜,利用Ga In/PFBT+Ti O2NPs/ITO器件结构对薄膜进行了伏安特性测试,研究分子与NPs质量比对其电学输运特性的影响。结果表明:器件均具有双极阻变开关特性,质量比对其电学特性影响不明显。分析发现薄膜高低阻态输运均为欧姆特性,阻变机理为电荷的捕获和释放,结合第一性原理计算验证,表明引入NPs后薄膜陷阱变浅导致其开关比较小。     

PLD法制备TiO2薄膜及电阻转变特性研究

采用脉冲激光沉积法（PLD）,以Pt(111)/Ti/SiO₂/Si为衬底,制备了具有电阻转变特性的TiO₂薄膜.X射线衍射（XRD）分析未发现明显的TiO₂结晶峰,薄膜呈纳米晶或非晶态.扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）分析表明,TiO₂薄膜表面平整、光滑致密.电学测试结果表明,TiO₂薄膜具有明显的单极性电阻转变特性,高低阻态比值达到10⁴.高阻态下薄膜的导电过程可用空间电荷限制电流模型解释,过程中存在软击穿现象.在此基础上,对薄膜中丝导电通道的产生及熔断过程进行了初步分析.     

WO_(3)/BiVO_(4)复合薄膜的制备及其光电化学性能EI北大核心

导电玻璃作为基底制备WO_(3)纳米片薄膜,通过改变旋涂BiVO_(4)次数,以WO_(3)纳米片薄膜为基底成功制得不同厚度的WO_(3)/BiVO_(4)复合薄膜样品。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品进行表征,并对WO_(3)/BiVO_(4)复合薄膜样品进行吸收光谱、光电流、光电催化和交流阻抗测试。结果表明:WO_(3)/BiVO_(4)复合薄膜样品的光电流密度和光电催化降解效率相较于单一WO_(3)纳米薄膜都得到了提高,具有更好的光电化学性能。且旋涂两次BiVO_(4)的WO_(3)/BiVO_(4)复合薄膜样品有最高的光电流密度值(1.79 mA/cm^(2))和光电催化降解效率(约为60.5%),比单一WO_(3)材料的光电流密度(1.30 mA/cm^(2))提高了27.4%,光电催化降解效率也比单一WO_(3)材料的光电催化降解效率(约为47.9%)提升了26.3%,具有最优异的光电化学性能。     

SnO2:F沉积的La0.67Sr0.33MnO3薄膜的电阻开关特性研究

采用脉冲激光沉积技术在SnO2:F(FTO)衬底上制备了La0.67 Sr0.33 MnO3( LSMO)薄膜.室温下利用直流电压对Au/LSMO/FTO三明治结构的器件进行了电化学测试.结果显示样品具有明显的双极性电阻开关性能.通过对I-V特性曲线进行分析,认为在高阻态时肖特基势垒和空间电荷限制电流输运机制调控.在高场区,电阻开关的高低阻态现象由电子陷阱中心分布的不对称引起的空间电荷限制电流理论来解释.     

g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr三相复合材料的制备及其可见光催化降解RhB性能EI北大核心

以多孔层状g-C_(3)N_(4)为基体,引入沉淀法所得的CeO_(2)/BiOBr复合材料,经超声搅拌制得具有异质结结构的g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr三相复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见光漫反射光谱、光致发光光谱等方法对g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr进行了成分、结构和光学性质表征。结果表明:g-C_(3)N_(4)/CeO_(2)/BiOBr三相复合材料呈三明治层状堆叠结构,界面结构构建良好,光响应性能优异,各相分布均匀且结晶程度较高。当Ce∶Bi摩尔比为1∶1,g-C_(3)N_(4)质量分数为15%时所得三相复合材料表现出最高的光催化活性,RhB降解率高达99%,降解速率是纯相CeO_(2)的86倍、纯相BiOBr的3倍。此外,经过4次循环后,复合材料的RhB降解效率依然保持在89%,表现出良好的稳定性。     

以Ni-Al为底电极的P(VDF-TrFE)铁电电容器的结构与性能

应用磁控溅射法制备Ni-Al和Pt薄膜,溶胶-凝胶法制备P(VDF-TrFE)铁电共聚物薄膜,在SiO2/Si(001)衬底上首次构架了Pt/P(VDF-TrFE)/Ni-Al异质结电容器。X射线衍射(XRD)结果表明:Ni-Al薄膜为非晶结构,P(VDF-TrFE)薄膜具有较好的结晶质量。研究发现,在20 Hz测试频率下,Pt/P(VDF-TrFE)/Ni-Al电容器具有饱和的电滞回线,在90 V驱动电压下,剩余极化强度与矫顽场分别为7.6μC/cm2和45.7 V。在外加电压为40 V时,薄膜的漏电流密度约为5.37×10-6 A/cm2。漏电机制研究表明,Pt/P(VDF-TrFE)/Ni-Al电容器满足欧姆导电机制。铁电电容器经过109极化反转后没有发现明显的疲劳现象。     

氧化镍溶胶-凝胶薄膜阻变特性研究

用溶胶-凝胶法在1TO基片上旋涂制备了NiO薄膜,通过对ITO/NiO薄膜/GaIn器件进行伏安特性测试,研究了溶胶浓度、退火、层数以及Cu掺杂等对其电学特性的影响.结果表明:所制备NiO薄膜具有良好可重复双极电阻开关特性.其中,2％Cu掺杂0.2 mol/L溶胶、双层、400℃退火1h制备的薄膜,阈值电压较低,约0.8 V;而开关比受以上因素影响不明显,约3× 102.分析发现薄膜高阻态的荷电输运符合空间电荷限制导电机制,而低阻态为欧姆特性,阻变开关机理为阈值电场及焦耳热导致的氧空位细丝的形成与断裂.     

溶胶-凝胶法合成层状锂离子电池正极材料LiNi(1-x)/3Mn(1-x)/3Co(1-x)/3CrxO2及其电化学性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了层状锂离子电池正极材料LiNi(1-x)/3Co(1-x)/3Mn(1-x)/3CrxO2 (x=0,0.02,0.05,0.1).利用XRD、电化学测试等手段对材料的结构、电化学等性能进行表征.结果表明:LiNi(1-x)/3Co(1-x)/3Mn(1-x)/3CrxO2仍然为层状α-NaFeO2结构;当x=0.02,0.2C充放电首次放电比容量达到195mAh/g,首次放电效率高达到91.7％,并且有着良好的循环性能.     

分子束外延生长液晶光阀用ZnSxSe1-x薄膜的研究

描述了ZnSxSe1-x光盲紫外液晶光阀的结构和工作原理 ,并从器件的电学模型出发 ,着重讨论了整体器件对ZnSxSe1-x光敏层的特殊要求。采用分子束外延技术在ITO导电玻璃上制备了具有 (111)面定向生长结构的ZnSxSe1-x多晶薄膜 ,通过控制反应时的生长参数 ,制备出了符合器件设计要求的光敏层薄膜。室温下 ,该薄膜的紫外 /可见光响应对比度大于10 3 ;响应波长截止边可通过控制薄膜中的Se组分 ,在 (36 0～ 4 10 )nm范围内连续可调 ;薄膜的暗电阻率在 (4 32× 10 9～ 2 0 3×10 11)Ω·m之间 ,并随着晶粒的增大而减小 ;在液晶光阀工作的低频段 (<2 0 0Hz) ,其光 /暗阻抗比在 0 2 2～ 0 36之间。     

钠钙玻璃上Mg2Si薄膜的制备及其电学性质

采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg_2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg_2Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、288nm、304nm),低真空退火4h制备一系列Mg_2Si半导体薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪对Mg_2Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析。结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg_2Si(220)为主的Mg_2Si薄膜。随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg_2Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加。此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg_2Si薄膜的导电类型。溅射N-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型为P型。可以控制制备的Mg_2Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg_2Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义。     

ZrO_2纳米粒子薄膜阻变特性研究

用水热法制备了ZrO_2纳米粒子,结构通过XRD表征,利用GaIn上电极对旋涂于ITO基底上薄膜进行伏安特性测试。结果表明,ZrO_2纳米粒子为微晶单斜相,随水热温度增加,结晶度增强。器件具有双极阻变特性,开关比随水热温度增加而减小,阈值电压则近乎线性增加。样品低阻态输运为欧姆特性,而高阻态符合空间电荷限制导电机制,阻变机理为氧空位导电细丝的形成与断裂。     

Al2O3缓冲层对以ZnO∶Al为阳极的有机电致发光器件性能的影响

采用直流磁控溅射法制备ZnO∶Al(AZO)透明导电薄膜,薄膜电阻率为5.3×10-4Ω.cm,可见光区平均透过率大于85%。采用施加缓冲层的方法,在AZO和NPB之间加入一层Al2O3绝缘薄膜,提高了AZO阳极有机电致发光器件的性能,分析了Al2O3缓冲层的作用机理。结果表明施加1.5 nm缓冲层后器件的电流效率是单纯AZO阳极器件的3.4倍,同时也高于传统ITO器件。