退火温度对ZnO陶瓷薄膜低压压敏特性的影响

应用新型溶胶-凝胶法制备了ZnO陶瓷薄膜,研究了退火温度对ZnO陶瓷薄膜低压压敏电阻电性能的影响.结果表明,采用溶胶掺杂在550℃退火条件下可形成Zn7Sb2O12及ZnCr2O4相,且在退火温度范围内(550～950℃)基本上没有焦绿石相形成.当退火温度达到750℃以后,Sb2O3已全部转变为稳定性好的尖晶石相,同时存在Bi2O3、ZnO的挥发.采用适当的退火温度,可得到具有优良电性能的ZnO陶瓷薄膜低压压敏电阻,其压敏电压低于5 V,非线性系数可达20,漏电流密度小于0.5μA/mm2.     

Fe元素对ZnO陶瓷晶界电性能的影响机理研究

研究了不同浓度的Fe2O3掺杂对ZnO陶瓷压敏特性的影响,实验表明,随Fe掺杂量增加,ZnO平均晶粒尺寸逐渐变大,压敏电压升高,非线性系数先增大后减小,漏电流先减小后增大.分析认为,Fe元素掺杂对ZnO陶瓷电性能的影响不仅与电子的能级有关,还与其自旋特性紧密相连.ZnO中掺杂的Fe元素随机取代其中的部分Zn原子后,Fe3+或Fe2+在ZnO中产生局域磁矩,会对与其取向不同的自旋电子产生强的散射,这样可增大ZnO陶瓷的电阻率,Fe元素在晶界的偏析可产生和提高其非线性特性.     

烧结温度对TiO2压敏陶瓷非线性和介电性质的影响

基于一次烧结工艺,通过改变烧结温度,制备5种组分相同、(Sr,Bi,Si,Ta)掺杂的TiO2陶瓷试样.借助于伏安特性、介电频率特性、损耗频率特性及非线性系数的测定,研究烧结温度对TiO2基压敏陶瓷压敏和介电性质的影响.结果表明,在1200～1400℃范围内,随着烧结温度的降低,陶瓷的压敏电压降低、介电常数增大,同时非线性系数有所减小.兼顾陶瓷压敏和介电特性,烧结温度选择1350℃为宜.     

低压ZnO压敏薄膜制备与研究

以GDARE法沉积的低压ZnO压敏薄膜为多孔性超微粒结构,沿c轴高度取向.经一定温度热处理后,薄膜具有较好的非线性V-I特性,漏电流小,压敏电压低.温度对薄膜的V-I特性影响较大.文章讨论了ZnO低压压敏薄膜的导电机理.     

ZnO压敏陶瓷的晶粒生长和电学性能

研究了不同价态Co、Mn添加物对低压ZnO压敏陶瓷晶粒生长和电学性能的影响,分析了由于不同价态Mn和Co掺杂所产生的缺陷类型,应用晶粒生长的动力学方程：Gⁿ=Dtexp(-E/RT)确定了晶粒生长的动力学指数和激活能．实验结果表明：对于低压ZnO压敏陶瓷,其晶粒生长的动力学指数n＝6,激活能E＝224±17kJ／mol,随着Mn、Co价态的增加,ZnO压敏陶瓷的平均晶粒大小增加,提高烧结温度,ZnO压敏陶瓷的压敏场强E1mA降低,漏电流IL增加,非线性系数α降低．在低压ZnO压敏陶瓷的制备过程中,烧结温度以不超过1250℃为宜．     

快速退火工艺条件下温度对Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构与性能的影响

采用快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜.研究了退火温度对薄膜微观结构、铁电特性及介电性能的影响.研究表明:退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜晶相结构的影响显著,对晶粒尺寸和表面形貌的影响较小,但退火温度超过800℃后会出现焦绿石等杂相;低于750℃时,薄膜的剩余极化随退火温度升高而增大,高于750℃时却有所减小,但矫顽电场随退火温度升高而逐渐降低;退火温度对薄膜的漏电流密度有一定的影响,薄膜的漏电流密度在200kV/cm极化电场作用下低于3×10-9A/cm2,750℃时的剩余极化和矫顽电场分别为11μC/cm2和77kV/cm,具有较好的铁电和介电性能.     

铈镧复合氧化物对ZnVCrO陶瓷显微结构及压敏性能的影响

采用混合氧化物工艺经850℃、4h烧结制备了铈镧复合氧化物掺杂的ZnVCrO基压敏陶瓷,综合应用XRD、SEM、EDS和伏安电学特性测试等方法研究了铈镧复合氧化物掺杂在0%~0.6%(质量分数)范围内对显微结构和压敏性能的影响。结果显示,所有样品以ZnO为主晶相,以Zn_3(VO_4)_2、ZnCr_2O_4为第二相,含掺杂样品中还形成Ce(La)VO_4固溶体,其含量随掺杂量增加而升高。铈镧复合氧化物对烧结影响不大,但其含量大于等于0.4%(质量分数)时可大幅提高ZnVO基压敏陶瓷显微组织的均匀性。0.4%(质量分数)铈镧复合氧化物掺杂样品压敏性能最优:非线性系数为24.7,压敏电压为1 029V/mm,漏电流为92μA/cm~2。     

Sr掺杂对WO3-CeO2低压压敏陶瓷电性能的影响

制备了不同掺量SrCO3的WO3-CeO2系列低压压敏陶瓷．研究结果表明：随着SrCO3掺量的增加，WO3，晶粒尺寸逐渐减小，样品的压敏电压明显增大，非线性系数α先增大后减小．在SrCO3掺量为0．5％（摩尔分数）时，样品表现出较好的压敏性能，其压敏电压可低至9．1V／mm，非线性系数高至3.3．探讨了Sr元素掺杂的作用机理．     

Bi2O3掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响及其机理

采用传统电子陶瓷工艺制备了ZnO压敏电阻陶瓷,研究了Bi_2O_3的掺杂浓度对压敏陶瓷的显微结构和电学影响。利用多种表征手段对样品的性能进行分析。研究结果表明:压敏陶瓷的主晶相为铅锌矿型结构;随着Bi_2O_3浓度增大,压敏陶瓷的主要衍射峰逐渐向低角度方向偏移,同时出现明显的晶界相,且压敏陶瓷的平均晶粒尺寸呈先增大后减小趋势;当Bi_2O_3浓度为2.5mol%时,压敏陶瓷具有均匀的显微结构和较好的电学参数,此时平均晶粒尺寸D为225nm,击穿场强E_(1mA)达到最小值4600V/cm,非线性系数α达到最大值55.8,电阻在100KHz时的损耗角正切tanδ达到极小值(约0.1),相对介电常数ε_r约为232。所制备的ZnO压敏陶瓷具有较好的压敏特性和较低的损耗,有利于改善ZnO基避雷器的综合性能。     

多组分掺杂ZnO薄膜的微观结构及电学性能研究

采用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上制备多组分掺杂ZnO薄膜,研究了衬底温度和氧分压对Bi、Cr、Sb、Mn和Co掺杂ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及电学性能的影响。结果表明:随着衬底温度的升高,ZnO(002)衍射峰相对强度先增强后减弱;薄膜表面粗糙度先减小后增大。随着氧分压的增大,ZnO的(101)、(102)和(103)衍射峰消失,薄膜呈优异的(002)择优取向生长。在衬底温度为300℃、氧分压为50%时,Bi、Cr、Sb、Mn和Co所引起的缺陷和氧过剩引起的本征缺陷,共同形成受主态的复合缺陷,导致晶界势垒激增。此时,薄膜有最优化的压敏电压、非线性常数和漏电流,分别达到7.05V、20.83和0.58μA/mm~2。     

Bi4Ti3O12薄膜的取向生长及其电性能研究

采用Sol—Gel工艺，在快速退火的工艺条件下制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了退火温度及时间、薄膜厚度对Bi4Ti3O12薄膜的取向生长行为及其铁电性能、漏电流的影响，探讨了Bi4Ti3O12薄膜取向生长的微观机制．结果表明：退火温度显著影响薄膜的C轴取向生长，其(00ι)品面的取向度F=(P—P0)／(1-P0)由550℃的0．081增加到850℃的0．827，退火时间对其(00ι)晶面的取向度也有较大影响；经750℃以上温度退火处理的Bi4Ti3O12薄膜呈高度c轴取向，对铁电性能有较明显的削弱作用；薄膜的漏电流密度随退火温度升高而增大，但薄膜的c轴取向生长有利于减缓漏电流密度的增长。     

退火温度对ZnO/Si异质结光电转换特性的影响

采用直流反应溅射法在P-Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,XRD测量表明ZnO为沿c轴高度取向的多晶薄膜,1-V特性曲线表明,ZnO/Si异质结具有明显的整流特性.研究了退火温度对异质结光电转换特性的影响,结果显示,合适的退火温度能显著增大异质结的开路电压和短路电流,进而增大异质结的光电转换效率,经400℃退火后异质结获得最佳的转换效率.当退火温度达到或超过500℃时,异质结的反向电流迅速增加,光生电压和光生电流大幅度减小.通过对ZnO薄膜结构和电学性质的测量和分析,推测异质结的光电转换特性改变主要受ZnO薄膜的电学性质影响.     

ZnO系低压压敏薄膜的喷雾热分解法制备及膜厚对其压敏特性影响的研究

本研究首次报导了利用喷雾热分解法成功地制备出ＺｎＯ低压压敏薄膜,沉积温度３５０℃,沉积时间２ｈ,退火温度６５０℃,ＸＲＤ谱表明薄膜已良好晶化且薄膜的生长具有取向性。所制备的薄膜的非线性系数α可在７．９９－２２．３８之间变化,压敏电压Ｖdisplay status     

Ge掺杂对TiO2-Nb2O5-CaCO3压敏陶瓷结构及性能的影响

TiO₂ 压敏电阻是一种典型的非线性电流-电压电子器件, 本文研究了Ge掺杂对TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃压敏陶瓷的非线性系数α和压敏电压E_B的影响。采用传统的球磨-成型-烧结方法成功制备Ge掺杂TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃压敏陶瓷, 用压敏直流参数仪测试样品的非线性系数α、压敏电压E_B和漏电流J_L等电学性质, 并根据相关公式计算样品平均势垒高度。XRD、XPS、SEM和STEM分析表明, Ge掺杂显著改变TiO₂-Nb₂O₅ -CaCO₃压敏陶瓷微结构, 提高非线性系数α和减小压敏电压E_B。当施主Nb₂O₅和受主CaCO₃掺杂浓度分别为0.5mol%时, 掺杂1.0mol% Ge的压敏陶瓷获得了最高的非线性系数和较低的压敏电压(α=10.6, E_B=8.7 V/mm), 明显优于不掺杂Ge的TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃压敏陶瓷。此外, Ge熔点较低, 作为烧结助剂可以降低陶瓷的烧结温度, TiO₂-Nb₂O₅-CaCO₃-Ge压敏陶瓷最佳烧结温度是1300℃。     

退火温度对Pt／SrBi2Ta2O9／BiaTi3O12／p—Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p—Si异质结．研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响．研究表明：成膜温度较低时,SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12均为多晶薄膜,但随退火温度升高,Bi4Ti3O12薄膜沿C轴择优生长的趋势增强;经不同退火温度处理的Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性,且回滞窗口随退火温度升高而增大,经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0．78V;在550～700℃范围内,Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p—Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降,当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大,经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2．54×10^-7A／cm^2的最低值．     

添加Bi2WO6对ZnO基压敏陶瓷电学性能的影响

用传统固相反应法研究了添加Bi₂WO₆(x=0%~9%,质量分数)对ZnO基压敏陶瓷的微观结构、压敏性能和介电性能的影响。结果表明：掺入适量的Bi₂WO₆能促进ZnO压敏陶瓷晶粒均匀生长、提高微观结构的均匀性、降低压敏场强和提高非线性系数;同时,Bi₂WO₆的添加可提高ZnO晶粒表面吸附氧的含量,从而提高界面态密度和势垒高度以及ZnO基压敏陶瓷的非线性特性。Bi₂WO₆的添加量为7%的ZnO基压敏陶瓷,其综合性能为：E_{1 mA}=263 V/mm,α=53,J_L=3.50 μA/cm²,φ_b=11.52 eV。     

退火温度对Pt/SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12/p-Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结. 研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响. 研究表明: 成膜温度较低时,SrBi₂Ta₂O₉、Bi₄Ti₃O₁₂均为多晶薄膜, 但随退火温度升高, Bi₄Ti₃O₁₂薄膜沿c轴择优生长的趋势增强; 经不同退火温度处理的Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性, 且回滞窗口随退火温度升高而增大, 经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0.78V; 在550～700℃范围内, Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/\\p-Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降, 当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大, 经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2.54×10^-7A/cm²的最低值.     

ZnO纳米晶薄膜的制备及特性分析

在低温下制备了粒径小于10nm的ZnO纳米晶,用旋涂法制备ZnO纳米晶薄膜,XRD分析ZnO晶相是纤锌矿结构;SEM与AFM表明,纳米晶薄膜在300％退火后薄膜的厚度明显减小到130nm,表面粗糙度降低到3．27nm,粒径明显增大;紫外-可见吸收和透射比光谱表明,随着退火温度的增加,吸收边发生了红移,吸收肩更明显,薄膜具有高的透射率（75—85％）;薄膜方阻随温度增加而增大,300℃以下退火方阻增加很小（小于8．5Ω／sq）,400℃以上退火方阻大幅增加（大于21．1Ω／sq）,因此,ZnO纳米晶薄膜最优退火温度点为300℃。     

烧结温度对TiO2压敏陶瓷性能的影响

TiO2压敏陶瓷是一种新型的半导体双功能元件,具有压敏电压低、非线性系数大、介电常数高等许多突出的优点,广泛用于中低压领域中作为过电压保护和浪涌吸收元件.主要研究了烧结温度对TiO2压敏陶瓷电性能的影响.研究中发现,随着烧结温度的升高,TiO2压敏陶瓷有压敏电压降低、非线性系数升高的趋势.在1400℃烧结时显示出较低的压敏电压V1mA=5.12V·mm,较好的非线性系数a=5.2,和较高的介电常数εr=3.7×104.     

两步法制备Y_2O_3掺杂ZnO压敏瓷

采用两步烧结制备了Y_2O_3掺杂ZnO压敏瓷,其电位梯度为863～1330V/mm,非线性系数为27.0～49.7,漏电流为0.55～1.13μA.研究结果表明,当Y_2C_3的掺杂量为1.00%(摩尔分数)时,压敏瓷电性能最好,电位梯度为1330V/mm,非线性系数为49.7,漏电流为0.76μA.