湿敏半导体陶瓷阻–湿特性的研究

定量分析了多孔半导体陶瓷低湿度范围内的湿敏机理,通过理论推导,得出电阻与相对湿度关系的解析表达式。湿度较低时,半导体陶瓷中起主要作用的是电子电导。假定吸附表面态由吸附氧离子构成,表面态吸附水分子后,向体内发射电子,用统计理论对这一过程进行推演,得出了阻–湿关系表达式。结果表明:在低湿度区(x<10%),表达式与文献提供的TiO2材料的实验数据吻合良好。     

复合钒钼酸干凝胶薄膜湿敏元件的感湿机理

采用sol-gel法,制备了复合钒钼酸H2V8.5Mo3.5O32.nH2O干凝胶薄膜湿敏元件。测试频率为1 kHz时,元件全湿范围内线性响应好,灵敏度高,最大湿滞约为RH 2.74%,响应、恢复时间分别为8 s和20 s,283~303 K温度范围内的感湿温度系数为RH 0.4%/℃;H2V8.5Mo3.5O32.nH2O干凝胶薄膜湿敏元件的导电机理为电子和离子导电共存,低湿时以电子导电为主,湿度增加,离子导电增强。     

半导体湿敏器件及其应用

大气中含水汽的多少.常用湿度来表示。要控制湿度,就要对湿度进行检测,关键元件就是湿敏器件。湿敏器件的性能指标有湿度量程、灵敏度、温度系数、响应时间、湿滞回差、感湿特征量——相对湿度特性曲线等。例如作为湿敏器件之一的湿敏半导体陶瓷,按其阻值随环境湿度的变化规律,又可分为两大类:负感湿特性的半导体陶瓷。其阻值随环境湿度的增加而减小;正感湿特性的半导体陶瓷,其阻值随环境湿度的增加而增加。从结构上分,又可分为烧结型、涂覆膜型、多孔氧化物型、结型和MOS型半导体湿敏器件等。湿敏器件的应用是一种非电物理量的电气测量。湿敏电阻即其中的一种。它在一定的电源驱动下,将湿度量转换成电量,然后直接通过仪表读出或调节控湿     

ZrO_2/聚苯乙烯磺酸钠复合湿敏元件的性能研究

从高度分散的ZrO2溶胶出发,制备了ZrO2/聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)有机-无机复合湿敏元件,研究了NaPSS掺入量对湿敏元件性能的影响,并采用复阻抗谱分析了湿敏元件的感湿机理。结果表明:加入适量的NaPSS有利于改善湿敏元件的灵敏度和线性,当NaPSS与ZrO2的质量比为1:100时,所制复合湿敏元件的性能最好,其湿滞小(2%RH),响应-恢复时间短(吸附时间:2 s,脱附时间:15 s);复阻抗谱分析说明湿敏元件对湿度的电响应经历了一个从低湿下的电荷转移到高湿下的离子扩散导电的过程。     

Cr对钙钛矿型氧敏材料性能的影响

利用固相合成法制备了不同Cr含量的氧敏陶瓷样品,研究了添加剂Cr对钙钛矿型氧敏材料性能的影响,测量了不同氧分压下的阻–温特性和氧敏特性。结果表明:在SrTiO3中Cr离子替钛位可使SrTiO3实现p型掺杂;Cr掺杂促进了氧空位的产生,加强环境氧与晶格氧的交换,提高了氧灵敏度,使其达到9;Cr离子变价增加了空穴载流子浓度,提高了材料的电导率,使电阻值降低到几千欧。     

基于密度泛函理论的单层MoS2纳米材料气敏性能研究

针对由于本征单层二硫化钼纳米材料气敏性能差故不能用作气敏探测的问题,文中采用铝原子替位掺杂材料表面硫原子的方法,改善了材料表面无悬挂键的固有缺陷,从而提升了气敏性。通过对基底进行形成能和电子结构的计算,发现了材料导电性能的提升并证实了掺杂处理实验的可操作性。对其表面进行气体分子的吸附计算的结果显示材料的气敏性能获得极大提升,尤其对于氨气分子,吸附能达到-2.31 eV,电子转移提升至0.38e,吸附长度减小至1.978 ?,证明材料对氨气具有良好的选择性。     

锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理

对金属氧化物光学气敏传感材料TiO2的探索与应用是当前研究的热点问题。采用基于密度泛函理论(DFT)中的平面波超软赝势方法, 模拟计算CO2分子在锐钛矿型TiO2(101)表面的吸附行为, 对吸附能, 吸附距离, 电子态密度以及光学性质进行分析。结果表明: CO2分子在含O空位表面的吸附效果优于无氧空位表面, 且表面O空位的浓度越高, 吸附效果越明显;分子平行于表面放置模型的吸附能为正值, 吸附后的结构稳定, 且以O端吸附为主, 为此, 分子平行于表面放置O端吸附于含两个O空位表面为最可能吸附模型;对电子态密度分析发现, 当最佳模型吸附稳定后, 含O空位表面为P型杂质, 又有CO2分子中的2p电子掺入, 在费米能级附近出现新峰值, 改善了TiO2材料的光学性质, 体现出较好的光学气敏传感特性。     

p型碲锡铅的质子轰击和等时退火

本文研究了低能(200～450千电子伏)质子轰击对P型Ph_(0.76)Sn_(0.24)Te的影响。通常发现轰击降低了载流子浓度。观察到自P到n型的载流子电导决定于原来的载流子浓度。原来的空穴浓度为低系数10~(17)厘米~(-3)的样品在质子剂量约为5×10~(13)质子/厘米~2时转变为n型。原来的载流子浓度更高的样品导电类型的转变是不一致的。发现导电类型转变的样品迁移率是增加了。而没有转变的样品稍有降低。对导电类型转变的样品作了等时退火试验。发现主要退火阶段出现在90～140℃,在该温度范围内导电类型转变的样品的电导变回到P型。这似乎限制了质子轰击用作生产可靠器件的方法。     

气敏半导瓷及其敏感机理(上)

气敏半导瓷的阻值随所处环境气氛的不同而变化。不同类型半导体陶瓷,将对某一类或某几类气体特别敏感。一般,气体与敏感陶瓷的作用部位只限于表面,其敏感特性和敏感体的烧结形式有很大关系。本文从氧化锡的显微结构、对不同类型氧吸附的表面过程以及添加剂的作用机理等方面,分析了氧化锡等气敏陶瓷的气敏特性;从结构上阐明了γ-Fe_2O_3和ZrO_2的导电特性,对其气敏特性的形成和作用作了科学的分析。     

非接触式扫描离子电导显微镜技术在探测活体细胞表面微结构中的应用

扫描离子电导显微镜技术是在纳米尺度进行非导电的生物样品成像的一种新型扫描探针显微镜技术。通过成功制备扫描离子电导显微镜扫描探测用纳米尺度玻璃微探针,对其进行了功能性评估;而后通过绘制探针-样品接近曲线,阐述了扫描离子电导显微镜技术实现非接触高分辨率探测的工作原理;最后采用该显微镜技术对导电标准样品及活体肾上皮A6细胞进行了表面形貌扫描成像,并与A6细胞表面形貌的扫描电镜图像进行了对照。结果表明,扫描离子电导显微镜技术不仅可实现导电样品的扫描成像,而且适宜于在生理条件下、非接触式地研究活体细胞表面的三维形貌,从而为人们深入研究细胞表面微观结构与生理功能提供了全新的技术手段。     

Bi(GaxFe1-x)O3-PbTiO3高温压电陶瓷的结构和介电性能

采用传统固相反应法制备了0.4Bi(GaxFe1-x)O3-0.6PbTiOa (BGF-PT) (x=0.05,0.25,0.40,质量分数)陶瓷.BGF-PT呈四方相钙钛矿结构,四方畸变度c/a比约为1.09.当x(Ga) =25％时,BGF-PT陶瓷的晶粒分布均匀,Fe元素在局部区域无明显富集,该组分陶瓷在室温下具有最优的介电性能,居里温度为572℃.BGF-PT陶瓷在较低温度和高温下的载流子分别为电子和氧空位.Ga元素的引入抑制了电子电导和氧空位离子电导,降低了BGF-PT陶瓷的交流电导率.     

陶瓷湿敏元件

<正> 湿度的测量与控制在工农业、科研、医疗、食品、卷烟行业等方面有着重要的意义。目前的感湿元件种类很多,其中陶瓷湿敏元件能随湿度的改变而改变电路参数,能适应自控、遥控、遥测技术的需要。因此,特别受到人们的关注。 我厂在华中工学院指导下试制成的MgCr_2O_4-TiO_2多孔陶瓷湿敏元件是一种     

掺杂改善SnO_2甲醛气敏元件灵敏度特性的研究

用纳米SnO2制作了旁热式气敏元件。用掺杂方法提高SnO2甲醛气敏元件的灵敏度,掺杂剂包括Pd,Sb,Ti,Zr,Cu,Ag,Mn等。在SnO2气敏元件中分别掺杂质量分数2%Pd和2%Zr对提高元件灵敏度有显著效果。未掺杂SnO2、掺杂质量分数2%Pd和2%Zr的气敏元件对体积分数为5×10-5甲醛的灵敏度分别为1.33,2.38,2.08,但是掺杂在改善元件对乙醇的选择性方面作用不大。分析了掺杂改善SnO2气敏元件灵敏度的原理,当SnO2表面吸附还原性气体时,吸附气体提供电子,使半导体表层的导电电子数增加,引起电导率增加、电阻下降。吸附气体浓度越高,电阻率变化越大,元件灵敏度越大。     

ZnO/p-Si异质结的I-V及C-V特性研究

通过磁控溅射Al掺杂的ZnO陶瓷靶,在p-Si片上沉积n型电导的ZnO薄膜而制备了ZnO/p-Si异质结,并通过测试其光照下的I-V、C-V特性对其光电特性以及载流子输运特性与导电机理进行了研究。研究表明ZnO/p-Si异质结存在良好的整流特性与光电响应,可以广泛应用在光电探测和太阳电池等领域。由于在ZnO/p-Si异质结界面处的导带补偿与价带补偿相差太大的缘故,在正向电压超过1V时,导电机理为空间电荷限制电流导电。同时,研究表明ZnO/p-Si异质结界面存在大量界面态,可以通过减小界面态进一步提高其光电特性。     

对GaAs衬底表面进行氩离子清洗的研究

介绍了离子清洗技术在提高980nm半导体激光器可靠性方面的应用。外延片在空气中解理后，半导体激光器的腔面会吸附上碳和氧等杂质。腔面吸附的氧和碳严重影响了器件的可靠性。本文用GaAs衬底表面模拟半导体激光器的解理腔面，并对其进行氩离子清洗，俄歇电子能谱（AES）分析显示氩离子清洗可以有效地清除GaAS表面的氧和碳等杂质。     

掺杂改善SnO2甲醛气敏元件灵敏度特性的研究

用纳米SnO2制作了旁热式气敏元件。用掺杂方法提高SnO2甲醛气敏元件的灵敏度，掺杂剂包括Pd，Sb，Ti，Zr，Cu，Ag，Mn等。在SnO2气敏元件中分别掺杂质量分数2%Pd和2%Zr对提高元件灵敏度有显著效果。未掺杂SnO2、掺杂质量分数2%Pd和2%Zr的气敏元件对体积分数为5×10^-5甲醛的灵敏度分别为1.33，2.38，2.08，但是掺杂在改善元件对乙醇的选择性方面作用不大。分析了掺杂改善SnO2气敏元件灵敏度的原理，当SnO2表面吸附还原性气体时，吸附气体提供电子，使半导体表层的导电电子数增加，引起电导率增加、电阻下降。吸附气体浓度越高，电阻率变化越大，元件灵敏度越大。     

湿度和频率对湿敏元件电学特性的影响

在印有梳状电极的石英玻璃表面涂覆氧化钛纳米薄膜制备湿敏元件,研究不同湿度、不同频率下的电学特性。结果表明,随着湿度的增大,湿敏元件的电阻值、阻抗值减小,电容增大;当湿度一定时,电阻值、电容值都随频率的增大而减小;工作频率为0.01 kHz、相对湿度高于40%时,具有较好的湿敏特性。实验说明湿敏元件中不仅电子、离子浓度发生变化,材料的极化也发生了变化。     

表面物理性吸附与石英晶体湿度传感器性能的研究

本文针对带有吸湿性涂层的石英晶体谐振器的研究，提出了一种三层结构的力学模型，并在此基础上导出了谐振器频偏量与表面吸附量间的关系公式。实验证明该公式更好地反映了表面吸附与湿敏特性的关系。对于其它石英晶体谐振式气敏及离子敏传感器，该公式也具有相当的实用意义。     

掺杂层的检测分析方法

<正> 一、前言在半导体基片中扩散杂质形成能导电的载流子,从而形成P-n结的技术已经由来已久了,近年来,随着器件的复杂化和IC设计规则向微米及亚微米靠近,对杂质扩散的要求也提高了,对于扩散深度、载流子浓度和深度方向的浓度分布都要求有精密的制控。除了扩散的方法以外,离子注入对于Si和Ⅲ-Ⅴ族化合物的掺杂也是经常采用的方法。离子注入掺杂可以根据离子的加速能量和离子剂量,     

一种有效去除CMP后表面吸附杂质的新方法

CMP后大量颗粒吸附在芯片表面,根据颗粒在芯片表面的吸附状态,确立优先吸附模型.利用特选的表面活性剂优先吸附在芯片表面可以有效控制杂质的吸附状态,使之处于易于清洗的物理吸附.实验表明,特选的非离子界面活性剂能够有效去除CMP后表面吸附的杂质,达到较好的清洗效果.