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溶胶—凝胶法制备ZnO薄膜工艺优化及其压敏特性研究

作　者: 戴琨
导　师: 张志勇
学　校: 西北大学
专　业: 电路与系统
关键词: ZnO薄膜 正交设计 溶胶-凝胶 压敏特性
分类号: TN304.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 221次
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内容摘要


ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族宽禁带化合物半导体材料，在信息领域有着重要的应用。随着大规模集成电路的不断发展，ZnO薄膜优良的低压压敏特性已经引起研究人员的普遍关注。本文采用溶胶-凝胶法，在Si（111）衬底上使用旋转涂覆工艺制备了ZnO薄膜。实验应用正交设计的思想，结合XRD测试等方法对制备ZnO薄膜的工艺条件进行了优化，并对压敏特性ZnO薄膜的制备工艺进行了探讨。结果表明：在Si（111）衬底上制备具有高度c轴择优取向性、结晶状况良好的ZnO薄膜的实验方案为：Zn2+浓度为0.35mol／L、陈化温度为50℃、预处理温度为200℃、退火温度为650℃；对于压敏特性ZnO薄膜，掺杂配方为：Bi2O3：Sb2O3：Co2O3：MnO2：Cr2O3：Ni2O3=1：2：1：1：1：1、Zn2+：杂质浓度=97 mol％／l：3 mol％／l、退火温度750℃；Al系掺杂浓度范围为0.001-0.01mol／l。实验测得的ZnO薄膜的非线性系数为8.3～16.12，压敏电压为20V左右，具备良好的压敏特性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究与发展现状  10-11
  1.3 ZnO的结构特性  11-13
  1.4 ZnO薄膜的基本性质及应用  13-15
  1.5 ZnO薄膜的生长方法  15-20
  1.6 本论文主要工作  20-21
第2章 ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备机理及压敏机制  21-32
  2.1 溶胶-凝胶法概述及制膜机理  21-23
    2.1.1 溶胶-凝胶法的特点  21-22
    2.1.2 溶胶-凝胶法的制膜机理  22-23
  2.2 溶胶-凝胶法制备薄膜的方法  23-25
    2.2.1 旋转涂敷法  23-24
    2.2.2 浸涂法  24
    2.2.3 喷涂法  24-25
  2.3 ZnO薄膜的形成机理  25-27
    2.3.1 ZnO凝胶热分析  25-26
    2.3.2 薄膜制备过程的化学反应机理  26
    2.3.3 附着机理  26-27
  2.4 ZnO薄膜的压敏特性机理  27-31
    2.4.1 ZnO薄膜压敏特性微观结构  27-28
    2.4.2 ZnO薄膜压敏特性形成机理  28-29
    2.4.3 ZnO压敏电阻的电性能参数  29-30
    2.4.4 ZnO薄膜压敏特性掺杂物简介  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章 ZnO薄膜制备及压敏特性研究的方案设计  32-44
  3.1 ZnO薄膜的制备过程  32-33
  3.2 实验环节中应注意的问题  33-35
  3.3 实验设备及主要原料  35-36
    3.3.1 实验设备  35
    3.3.2 实验原料  35-36
  3.4 实验方案设计  36-42
    3.4.1 ZnO薄膜制备的方案设计  36-39
    3.4.2 ZnO压敏特性研究的方案设计  39-42
  3.5 ZnO薄膜的性能测试  42-43
    3.5.1 X射线衍射  42
    3.5.2 金相显微镜测试  42
    3.5.3 薄膜的形貌观测  42
    3.5.4 薄膜的厚度测试  42-43
    3.5.5 薄膜的压敏参数测试  43
  3.6 本章小结  43-44
第4章 实验结果与分析  44-65
  4.1 ZnO纯膜结构特征分析  44-52
    4.1.1 X射线衍射结果分析  44-46
    4.1.2 影响因素分析  46-51
    4.1.3 ZnO薄膜的形貌表征  51-52
    4.1.4 ZnO薄膜的厚度  52
  4.2 ZnO压敏薄膜结构特征分析及压敏特性研究  52-64
    4.2.1 退火温度对ZnO薄膜压敏特性的影响  52-55
    4.2.2 不同掺杂配方对ZnO薄膜压敏特性的影响  55-60
    4.2.3 掺AL对ZnO薄膜压敏特性的影响  60-64
  4.3 本章小结  64-65
第5章 结论  65-67
  5.1 工作总结  65
  5.2 工作中遇到的问题  65-67
附录Ⅰ  67-68
附录Ⅱ  68-69
参考文献  69-72
攻读学位期间发表的论文  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备
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