掺铝氧化锌ZAO_ZnO_Al_薄膜研究_李村
掺铝氧化锌Z AO (ZnO A l)薄膜研究
李 村,权传斌,徐洪耀,何金花,张现利
(安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,安徽合肥 230039)
摘 要:描述ZAO (ZnO A l)薄膜的晶体结构,论述ZAO 薄膜的光学、电学性质与其结构的关系,介
绍了掺铝氧化锌ZAO 薄膜的各种制备方法,并总结了ZAO 薄膜在各种领域中的应用.提出了薄膜材料
研究的关键问题以及今后的发展方向.
关键词:掺铝氧化锌;制备;光电性能;应用
中图分类号:O 611.62 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2007)05-0082-05
20世纪70年代末人们开始关注一种新型的透明导电材料 掺铝氧化锌Z AO (ZnO A l)薄膜.ZAO 薄膜是一种透明导电膜,在可见光范围内具有很高的透过性(T%>80),近中红外光范围内具有很高的
反射率(R%>60)及优良的导电性( <10-3 c m )等.因此该薄膜具有与I T O (In 2O 3 Sn)薄膜相比拟
的光学和电学特性,而且制备工艺简单、价格低、无毒和稳定性好等性能特征
[1],逐渐成为I TO 薄膜的最佳替代材料,并作为新一代透明导电材料引起广泛的关注[2].目前,ZAO 薄膜的制备方法比较成熟的有:磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶 凝胶法、脉冲激光沉积法、喷雾热解法、真空蒸镀法等,而近年来像分子束外延法、气相外延法、原子层外延法、离子镀法也得到了迅速发展.ZAO 薄膜在军事、航空航天及民用光电器件方面具有很广泛的应用前景.本文论述了透明导电膜ZAO 制备方法、结构、光电性能及其应用.
1 ZAO 膜的结构
ZAO 薄膜的微结构研究结果表明:各种方法制备的ZAO 薄膜是一种典型的纤锌矿结构(即ZnO
六图1 Zn O 的纤维矿晶体结构方纤锌矿型晶体结构)材料[3],如图1所示.优质的ZAO 薄膜
具有C 轴高度择优生长众多晶粒,每个晶粒都是生长良好的六
方形纤锌矿结构,按照一般结晶学模型,氧化锌晶体是由氧离
子的六方密堆积(H CP)和锌离子的六方密堆积(H CP)反向嵌
套而成的.晶格常数a =0.325nm,c =0.512nm,配位数为4
4,即每个锌离子都位于四个相邻的氧离子所形成的四面体间
隙中,但只占据其中半数的氧四面体间隙,氧离子的排列情况
与锌离子相同.但随着制备条件的变化其多晶结构的主取向也
不同,晶格常数也稍有变动,并且不同的退火温度对衍射峰的
强度及晶粒的大小有较大影响.2 ZAO 薄膜的性能
2.1 ZAO 薄膜的导电机理及电学性质
在六方氧化锌结构中掺入A l 时,由于铝的离子半径(r =0.057nm )比锌的离子半径(r =0.083nm )小,铝离子容易成为替位质点占据锌离子的位置,铝原子也容易成为间隙质点而存在.作为II B -V I A 族元素原子可以分别占据III A 族元素和V II A 族元素的位置而起施主作用,如在ZnO 薄
收稿日期:2006-12-27
基金项目:安徽省优秀青年基金资助项目(04044060);安徽省高层次优秀人才研究奖励基金资助项目(2004Z027)作者简介:李 村(1969-),男,安徽巢湖人,安徽大学副教授,博士.
2007年9月
第31卷第5期安徽大学学报(自然科学版)Journa l of A nhuiU n i ve rs i ty N a t ura l Sc i ence Ed iti on Septe mber 2007V o.l 31N o .5
膜中掺入浅能级杂质ⅢA 族元素,则形成的浅施主能级位于半导体禁带中且靠近导带底.Z AO 薄膜中的导电电子可同时来源于A l 3+对Zn 2+的替换和氧离子的缺位[4].掺铝氧化锌薄膜的导电性能主要是通过氧缺位和掺杂来提高导电率.其中氧缺位可以由化学计量偏离、改变生长和退火条件来实现,而适当地掺杂不仅能提高膜的导电率也可提高薄膜的稳定性.本征ZnO 薄膜为宽带隙半导体(E g 约为3.3e V )材料,电阻率高于106 c m,导电性较差,究其原因是导带自由电子和价带空穴组成的载流子数量很少.但改变生长、掺杂、退火等条件,可使ZAO 薄膜形成简并半导体,导电性能大幅度提高.如掺铝浓度
(w %t )为1.5时,电阻率可降到2.5 10-4 c m,迁移率和载流子浓度分别为44c m 2V -1s -1、5.7
1020c m -3[5].
2.2 ZAO 膜的光学性质
由于Z AO 的直接禁带宽度(约3.5e V)大于本征ZnO 薄膜禁带宽度(约3.3e V )和可见光子的能量(3.1e V ),因此在可见光照射下不能引起本征激发.因ZAO 薄膜具有紫外截止的性能,即Z AO 薄膜对电磁波的本征吸收限约等于360nm (处于紫外区),所以其在整个可见光范围内是透明的,且透射率大于85%;同时,当Z AO 薄膜的电阻率降低时,其吸收边有向可见光短波长方向移动的趋势.究其原因是铝的掺入引起载流子浓度增加,这些增加的载流子填入导带中的较低能级,从而使价带中的电子跃迁到导带中的能量更高的能级,费米能级进入导带,本征吸收边向短波长方向移动;但铝在薄膜中的溶解度有限,掺铝到一定程度时载流子浓度趋于饱和,导致光的吸收边趋于一极值.在可见光范围内,一定浓度
范围内的铝掺杂对薄膜的透射率影响不大[6],但对薄膜的载流子浓度、迁移率及电阻率有影响[7].另
外,ZAO 薄膜的又一显著特性是在近、中红外波段(约1000~10000nm )具有高的反射率.例如加入该膜的电子器件,能够反射掉大部分的热辐射能量,避免器件因吸收太多的能量而造成升温过快、过高,从而达到使用效果提高的目的.综上所述,ZAO 薄膜具有紫外吸收截止、可见光区高透射率、红外区高反射率的优良光学性能.
另一方面,ZAO 薄膜具有光致发光的特征.ZAO 薄膜的光致发光光谱一般包含两部分:紫外区和可见光区.因ZAO 薄膜带隙可调,光谱范围从紫外到整个可见光区,所以其薄膜是短波发光器件的理想材
料[7].对ZAO 薄膜在360~800nm 范围内的光致发光光谱(PL)研究后发现,温度对发光强度和发光位置、掺杂铝的浓度对发光带都有影响
[6-7].但不同条件下制备的薄膜,紫外发光的位置在360~390nm 之间变化,多数人[8]认为其来源于自由激子(电子-空穴)的跃迁;而在400~800nm 之间的可见光谱发
光机理至今尚未定论,但人们[9]普遍认为是与锌空位、氧空位、锌填隙子、氧填隙子及杂质有关.
3 ZAO 膜的制备方法
ZAO 薄膜的制备工艺发展很快,目前用于制备半导体透明导电膜(TC OS)的技术方法很多.具体有:化学气相沉积法(CVD)
[10]、物理气相沉积法(PVD)(包括射频磁控溅射法(DF M S)[11]、直流磁控溅射法(DC M S)[12]、离子辅助沉积法[13]及离子镀[14]等)、溶胶 凝胶法(So l-Gel)[15]、脉冲激光沉积法
(PLD)[16]、喷雾热解法(Spray pyro l y sis)[17]、分子束外延法(MBE )和真空蒸镀法等.Z AO 薄膜制备过程的工艺参数决定着该膜的结晶取向、导电性、光学性能及气敏性等结构与光电特性.
3.1 化学气相沉积法(CVD )
化学气相沉积(CVD)法是气态反应物在衬底表面发生化学反应而沉积成膜的工艺.衬底表面上发生的这种化学反应通常为某种原料(锌、铝)的热分解或原位氧化.如果在C VD 法中采用的薄膜是有机金属化合物,则称为金属有机化学气相沉积法.该法是利用锌源和氧源在衬底表面进行化学反应而得到高质量的薄膜.原材料的锌源主要有Zn(Ac)2 2H 2O 、Zn (C 2H 5)2和Zn(C H 3)2,氧源有氧气、水、二氧化碳等,衬底有单晶硅、多晶硅、蓝宝石、二氧化硅等,工作压强范围从几千帕到常压.化学气相沉积法的反应温度高,在基体与膜层之间易形成扩散层,因此薄膜的结合力好,适于大批量处理.
3.2 物理气相沉积(PVD)法
目前得到运用的各种PVD 技术主要有:直流磁控溅射法(DC M S)、射频磁控溅射法(RF M S)、离子辅助沉积法和离子镀等.其中磁控溅射法是研究最多、最成熟及应用最广泛的.其方法主要是利用直流83第5期李 村,等:掺铝氧化锌ZAO (Zn O:A l)薄膜研究
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或射频电源在A r或A r-O2混合气体中产生等离子体,对Zn/A l合金靶或ZnO/A l2O3氧化物陶瓷靶进行轰击,通过控制工艺参数可在各种衬底上获得大面积均匀ZAO薄膜.金属靶材的优点是:靶的纯度高,造价便宜,制造方便,速率高,但缺点是金属靶容易毒化,对膜有影响;而氧化物陶瓷靶可避免氧化的发生,原子离化率高,但其法的缺点是靶材制造麻烦,成本高,只能用射频溅射,不宜用直流溅射.PVD 法与其他方法相比,具有沉积温度低、膜粘附性好、沉积速率高、膜厚均匀、高密度、过程容易控制、能够方便地控制各个组元的成分比例、成本低和易于大面积沉积等优点.同时值得注意的是:各种PVD法制备的薄膜的透射率相差不大,但是电阻率差别较大.
3.3 溶胶 凝胶法(Sol-G el)
溶胶-凝胶(So l-G el)法是制造多元金属氧化物的一种新工艺,该工艺的特点是在较低的温度下可从溶液中沉淀出所需的氧化物涂层,并退火得到多晶结构.它的合成温度较低,材料均匀性好,有望提高生产效率.此法以固态的醋酸锌为原料,无需真空设备,成本低,简化了工艺,适于批量生产,利于实际应用;同时,此法有利于化学计量控制前驱体溶液,分子水平控制掺杂,易于控制薄膜组分,容易引入各种官能团,成膜均匀性好,生成的薄膜对衬底的附着力强的优点.Schuler等[15]用醋酸锌、异丙醇、二乙醇胺、硝酸铝及乙醇等制成了电阻率降到5 10-3 c m的ZAO薄膜.
3.4 脉冲激光沉积法(PLD)
脉冲激光沉积(PLD)工艺是近年来发展起来的真空物理沉积工艺,与其它工艺相比,具有可精确控制化学计量、沉积速率可控制、合成与沉积同时完成、对靶的形状与表面质量无要求以及工艺重复性好等诸多优点.如用溅射法制备透明电极时,不易得到平整度高的表面,此法可对固体材料进行表面加工而不影响材料本体.Shan K F等[9]在300 以下用A r F激光得到含A%l(w%t)为2的可见光平均透过率大于90%、电阻率为1.43 10-4 c m的ZAO薄膜;同时,K i m H等[16]用PLD法在玻璃衬底上获得电阻率为3.7 10-4 c m,透光率为90%的Z AO薄膜.
3.5 喷雾热解法(Spray pyrolysis)
用喷雾热解法沉积Z AO薄膜的过程一般均采用Zn(C H3COO)2 2H2O溶于纯水中形成溶液,并按照1 4的比例与乙醇混合,同时按要求加入适量的A l C l3溶液作掺杂剂.最后用N2气作载气,通过喷嘴把反应溶液加热喷涂在基片上,加热烘干即成为透明电导膜.该法制备简单、易于操作,且薄膜具有高透明、低电阻的优点.
4 ZAO薄膜的应用
目前制备的ZAO膜具有在可见光区平均透射率大于85%,红外光区和紫外区反射率大于或等于80%,导电性能好,低电阻率(直流电阻率最低可达10-4 c m),载流子浓度可达1019~1021c m-3,电子迁移率通常在10~40c m2V-1S-1之间变动,对微波具有强的衰减性(衰减率大于或等于85%)的特征.近年来,ZAO薄膜在很多领域得到广泛的应用.
(1)在太阳能电池中[18]的应用利用ZAO薄膜具有透明导电及可见光区高透射性、红外光区高反射性,可将此薄膜作为减反射层的透明电极使用,从而提高太阳能的转化率;也可作为太阳能电池的窗口材料,降低高能粒子辐射损失,提高材料充放电性能.
(2)在平板显示器上的应用[19]平板显示器(FPD)具有超薄、轻便、低辐射和不失真等特点,在国际市场上越来越受青睐.利用ZAO薄膜具有透明导电、低电阻率的性质,可将此薄膜应用于FPD领域,在制备技术不断完善、产品价格降低之后,有望取代目前市场上的阴极射线管显示器(CRT);同时,ZAO 薄膜具有短波长发光的性质,能作为发光二极管和激光二极管等发光器件的材料,具有发光波段广,单色性可调的特征.
(3)在电磁屏蔽方面的应用[18-19]如果在计算机房、雷达屏蔽保护区、隐形飞机及防电磁干扰设备上镀上一层具有衰减性能的透明导电膜,能防止电磁干扰或屏蔽不需要的电磁波,避免外界干扰.掺杂氧化物半导体材料的等离子频率、红外反射率、雷达吸收系数和反射率均与掺杂氧化物半导体的主相、掺杂相、制备工艺等有关.通过恰当的选择,可以获得载流子浓度N、电导率 、介电常数 等的最佳
值[20].因此,掺杂氧化物半导体Z AO 有可能实现红外/雷达复合隐身的目的.
(4)在热镜方面的应用[21]利用ZAO 薄膜对光波的选择性,即可见光区的高透射性和红外光区的高反射性的性质,此薄膜可在建筑玻璃、汽车玻璃及冰柜玻璃等民用方面大量使用,也可用于汽车、轮船、飞机及航天器上作为挡风眩窗,起到隔热降温的作用.
(5)在气敏传感器方面的应用[18,21-22]利用薄膜周围气氛的变化,导致电阻率发生相应变化的原
理,可把透明电导膜作为气敏传感器,用在污染控制、火灾及气体检测等方面.如利用ZAO 膜对C O 、H 2、CO 2、H 2S 及碳氢化合物的检测都取得了成功.
此外,Z AO 薄膜也可作透明表面发热器;电导膜还可以镀在玻璃上作防紫外线、红外线用的防护镜;ZAO 薄膜与硅I C 兼容制成高机电耦合系数、低介电常数的材料用于压电传感器和表面声波器件领
域;ZAO 与柔性高分子复合可作柔性发光器件[23]等.
5 ZAO 膜的发展展望
为了进一步提高透明导电薄膜的性能,应在以下方面进行深入的研究:
(1)研究晶界、掺杂物、晶体陷阱态和微观结构对薄膜电导率的影响.
(2)制备方法的不断改进,开发一种可以大批量生产、成本低、无污染的市场化的生产工艺.;
(3)开发新的多用的透明导电薄膜复合材料,拓展透明导电薄膜的应用领域.
(4)对p-ZnO 掺杂与n-ZnO(Z AO 薄膜)掺杂形成的p-n 结特征的深入研究.
(5)开发具有电导率稳定、透光率强的大面积性能稳定的Z AO 薄膜.
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Schoo l o f Che m istry and Che m i ca l Eng i neer i ng,A hhu iU n i versity,H efe i 230039,Chi na)
Abst ract:The crystalli n e struct u re o f A l doped ZnO(ZnO A l)th i n fil m is dep icted i n this paper.The re lationsh i p s bet w een photonic or pho toe lectric properties and structure are also described i n the paper. Further m ore,t h e preparation processes and applicati o ns i n m any kinds of do m a i n s are descri b ed.The key research prob le m s and the f u t u re research w ork of that transparent conducti n g thin fil m have also been presented.
K ey w ords:Z AO;preparation;photoe l e ctric properties;applicati o ns
责任编校:李镜平
氧化铟和铝掺杂氧化锌薄膜的电输运性质研究
氧化铟和铝掺杂氧化锌薄膜的电输运性质研究透明导电氧化物是一类宽带隙半导体材料,具有高的电导率和高的可见光透过率。另外,其载流子浓度比典型金属低2-3个量级。这种高电导率、低载流子浓度的特性使得透明导电氧化物成为一种研究基础物理问题的良好材料。本文以透明导电氧化物为载体,主要研究了以下四个问题:颗粒间电子-电子相互作用对金属颗粒体系内电导率和霍尔系数的影响;电子-电子散射对三维无序导体中退相干机制的影响;变程跳跃传导对热电势和电阻率的影响;以及薄膜厚度对电子输运性质的影响。 文中样品均由射频磁控溅射法制备。针对问题一:当薄膜足够薄时,薄膜中颗粒间形成弱连接,可能构成类颗粒膜结构。颗粒间电子-电子相互作用对电导率和霍尔系数的修正公式也指出较低的载流子浓度值是观察电导率和霍尔系数变化的有利条件。基于此我们制备了超薄In2O3和Al掺杂ZnO（AZO,Al的掺杂量为4%）薄膜作为研究对象。 研究发现超薄AZO薄膜中AZO颗粒间形成弱连接,构成类颗粒膜结构,低温下薄膜的霍尔系数和电导率均与lnT（T为温度）成正比,这主要是源于金属颗粒体系内颗粒间的电子-电子相互作用。我们的结果为近来提出的金属颗粒系统内的电荷输运理论提供了有力的实验支撑。然而,与超薄AZO薄膜所不同的是,超薄 In2O3薄膜无法通过厚度的调节实现与超薄AZO薄膜相类似的颗粒膜结构。低温下超薄In2O3薄膜的电阻率和霍尔系数主要受传统二维无序导体中的电子-电子相互作用影响。 针对问题二:电子-声子散射通常主导三维无序金属的退相干过程。而三维无序导体中电子-电子散射和电子-声子散射的修正公式指出在较低载流子浓度的三维体系内更易观察到电子-电子散射。基于此,我们制备了三维 In2O3和重掺杂AZO薄膜（Al的掺杂量为10%）作为研究对象。研究发现三维In2O3薄膜的退相干过程并不由电子-声子散射主导,而是由小能量和大能量转移电子-电子散射主导;而三维重掺杂AZO薄膜主要的退相干机制只是小能量转移电子-电子散射。 虽然重掺杂AZO薄膜的载流子浓度与三维In2O3薄膜相当,但其kFl（kF为费米波长,l为电子平均自由程）
ZnO薄膜的主要性质
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 ZnO 薄膜的主要性质 于激子带边发射,绿光发射则与ZnO 表层中以O 空位为主的深能级有关。ZnO 在可见光波段的吸收和发射光谱可参见文献。 电学性质未掺杂ZnO 薄膜室温载流子浓度主要取决于充当浅施主的间隙Zn 原子浓度。ZnO 薄膜的p 型掺杂是个备受关注的课题。Y.R.Ryu 等人用PLD 法 在GaAs 衬底上掺杂As 制得p-ZnO,受主浓度为1017~1021cm-3,紧束缚带边发射峰分别在3.32 eV 和3.36 eV[17]。M. Joseph 等人在400℃下用PLD 法进行Ga、N 共掺杂实现p 型转变,以ZnO(ω(Ga2O3)=5%)为靶材,N2O 为N 源, 进行电子回旋共振活化,p-ZnO 室温电阻率为0.5 Ω-cm,受主浓度为4 乘以1019 cm-3。T.Aoki 用准分子激光掺杂技术获得p-ZnO。 ZnO 薄膜的电学特性与制备方法及后续工艺条件有直接的依赖关系。电子束 蒸发制备的Al 掺杂ZnO 薄膜的电子浓度在1019~1021cm-3,室温电阻率为10-4 Ω-cm。溅射法制备AZO 薄膜的电学特性与溅射功率有很大关系。溅射 功率越大,薄膜的质量越好,这主要是因为溅射功率的提高有助于薄膜缺陷的减少, 增大晶粒尺寸,晶界的散射作用减轻,增大了载流子的平均自由程,从而使迁移率增大,薄膜的薄层电阻降低。反应溅射过程中,氧分压太低,薄膜的缺陷密度较高;氧 分压太高,薄膜的电阻率上升很快,通常在1~2mPa 比较合适。同样掺杂情况 下,ZnO 的施主浓度和受主浓度低于GaN,并且ZnO 的杂质、点缺陷以及位错的 浓度也低于GaN。ZnO 主要有导带底以下30meV、60meV 和340meV 三个施主能级。间隙Zn 原子是主要的浅施主,Vo 是深能级施主。总之,在点缺陷和位错浓 度低的情况下,ZnO 薄膜有较好的电学性质。
铝合金粉末喷涂常见缺陷原因及改善措施初稿
目录 前言错误!未指定书签。 1.铝型材表面处理粉末喷涂的表面缺陷............... 错误!未指定书签。 P001 缩孔......................................... 错误!未指定书签。 P002 针孔......................................... 错误!未指定书签。 P003 桔皮......................................... 错误!未指定书签。 P004 杂色......................................... 错误!未指定书签。 P005 吐粉......................................... 错误!未指定书签。 P006 露底......................................... 错误!未指定书签。 P007 渣点......................................... 错误!未指定书签。 P008 气泡......................................... 错误!未指定书签。 P009 砂粗......................................... 错误!未指定书签。 P0010 流挂........................................ 错误!未指定书签。 P0011 色差........................................ 错误!未指定书签。 P0012 欠膜........................................ 错误!未指定书签。 P0013 擦花伤...................................... 错误!未指定书签。2．粉末喷涂涂层性能检测缺陷分析...................... 错误!未指定书签。 P001 冲击......................................... 错误!未指定书签。 P002 弯曲......................................... 错误!未指定书签。 P003 耐磨性....................................... 错误!未指定书签。 前言 1.在铝型材表面处理粉末喷涂生产过程中，粉末喷涂生产过程中会产生的各种缺
P型氧化锌薄膜的结构及其制备
P型氧化锌薄膜的结构及其制备 摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。本文综述了ZnO薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。 关键词：ZnO薄膜；制备；发展前景 1ZnO结构 ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构[5]，具有六方对称性。纤锌矿ZnO的晶格常数是a=3.2498 ?，C=5.2066 ?。在C轴方向上，Zn原子与02原子的间距为0.196nm，在其他三个方向上为0.198nm。ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn 和0在位置上是等价的。这种排列导致ZnO具有一个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构缺乏对称中心。另外，ZnO的纤锌矿结构相当于0原子构成简单六方密堆积，Zn原子填塞于半数的四面体隙中。 图1 ZnO的晶体结构：（a）立方NaCl结构 （b）闪锌矿结构（c）六角纤锌矿结构 2.p型ZnO薄膜的制备方法 2.1分子束外延技术（MBE）
分子束外延(MBE)是一种真空蒸发技术,把原材料通过加热转化为气态,然后在真空中膨胀,再在衬底上凝结,进行外延生长。典型的MBE设备由束源炉、样品台和加热器、控制系统、超高真空系统(包括真空生长室和机械泵、分子泵、离子泵、升华泵等, 真空度可达到1×10- 8 Pa以上)和检测分析系统(高能电子衍射仪、离子溅射枪、俄歇分析仪和四极质谱仪等)组成。 矫淑杰等[2]利用分子束外延的方法, 采用高纯金属锌作为Zn源，通过射频等离子体源激发气体源NO产生激活的N和O,在蓝宝石c平面上外延生长了p型ZnO薄膜。当生长温度为300℃,NO气体流量为1.0sccm,射频功率为300W时,可获得了重复性很好的p型ZnO,且载流子浓度最大可达1.2×1019cm- 3,迁移率为0.0535 cm2/(V·s), 电阻率为9.50Ω·cm。 2.2超声喷雾热分解法(USP) 超声喷雾热分解法是由制备太阳能电池电极发展而来的, 通过将金属盐溶 液雾化后喷入高温区,使金属盐在高温下分解形成薄膜。在制备ZnO薄膜时，原料一般是溶解在醇类中的醋酸锌。此法非常容易实现掺杂,通过加入氯盐掺杂Al和In 等元素,可以获得电学性质优异的薄膜,还可以制备出具有纳米颗粒结构、性能优异的薄膜。喷雾热分解法在常压下进行, 可以减少真空环境下生长的ZnO 薄膜中的氧空位, 从而弱化施主补偿作用, 有利于p型掺杂的实现。虽然此法的设备与工艺简单, 但也可生长出与其他方法可比拟的优良的ZnO薄膜。 焦宝臣等[3]通过超声雾化热分解技术, 利用N-Al共掺的方法，在corning 7059衬底上制备了p型透明ZnO薄膜。以醋酸锌和醋酸氨分别作为ZnO源和N掺杂源,掺杂源Al由硝酸铝提供。制得的ZnO具有c轴择优生长，在可见光范围内的透过率达到90%以上，且电阻率为4.21Ω·cm、迁移率是0.22cm2/( V·s)、载流子浓度为6. 68×1018cm﹣3。 2.3磁控溅射法（MS） 磁控溅射是利用高能粒子轰击靶材,使靶材原子或分子被溅射出来并沉积到衬底表面的一种工艺,主要分为直流磁控溅射、射频磁控溅射和中频磁控溅射。MS法要求较高的真空度(初始压强达1×10-4 Pa ,工作压强约为1×10-1Pa),合适的溅射功率及衬底温度,保护气体一般用高纯的氩气,反应气体为氧气。MS法适用于大面积沉积,可以通入不同的溅射气氛,靶材选择范围也比较广泛,因而能够有效实
ZnO薄膜的掺杂Al性能研究
ZnO薄膜的掺杂Al性能研究 ZnO薄膜是一种具有广泛应用前景的材料，国际上也涌现出许多以ZnO为研究重点的科研小组，开展了许多相关的科研工作。ZnO薄膜由于量子空间局域作用使得大量电子被束缚在晶界处，表现出很强的界面效应，使其比体材料及其它金属氧化物材料有更高的导电率，透明性和传输率。氧化锌薄膜作为一种优异的光电和压电相结合的电子信息材料，它在压电转换，光电显示以及集成电子器件等方面有广泛的应用。拥有优良的压电特性，一直在SAW器件中的到应用。此外还可用作紫外光探测器，发光器件，传感器件，太阳能电池的透明电极等。 至今ZnO和ZAO薄膜有很多种制备方法，其中包括：磁控溅射法、脉冲激光沉积（PLD）、分子束外延（MBE）、化学气相沉积（CVD）、超声喷雾热解及溶胶凝胶法（Sol-gel）等制备工艺。其中，磁控溅射应用较为广泛和成熟。磁控溅射法（Magnetron sputtering）是研究最多和应用最广泛的方法。制备ZnO 薄膜时，是以Zn或ZnO为靶，而在ZAO薄膜的磁控溅射过程中，靶材可以用Zn/A1合金靶，也可用ZnO/A12O3氧化物陶瓷靶，在O2或O2/Ar气氛下，利用磁控射频溅射，将其沉积到基片上的方法。磁控溅射法的优点： （1）成膜速率高，膜的附着性好； （2）可适用于多种涂膜材料，包括各种合金化合物； （3）适用于各种不同的基材和形状； （4）可实现大面积镀膜。[3] 此方法的缺点： （1）绝缘靶会使基板温度上升；靶子的利用率低，这是因为靶子侵蚀不均。 （2）不能直接地实现强磁性材料的低温高速溅射。 Al掺杂ZnO薄膜的意义 通常ZnO存在各种缺陷，它们严重影响了半导体材料的电学和光学性能。未掺杂ZnO材料通常表现为n 型导电特性，一般认为是由于氧空位和间隙锌等本征点缺陷的存在而导致的。近年来，由于Al 掺杂的ZnO薄膜(ZAO)具有与ITO 薄膜相比拟的光电性能，即可见光区的高透射率和低电阻率，同时又因其价格较低以及在氢等离子体中的高稳定性等优点，已经成为替代昂贵的ITO薄膜的首选材料和当前透明导电薄膜领域的研究热点之一。 通过采用溶胶-凝胶方法在玻璃上制备ZAO薄膜，用SEM对薄膜进行表征得出不同铝掺杂浓度下薄膜的表面形态，用XRD表征生长的取向，研究了不同浓度和热度处理的条件对薄膜取向和结晶的影响，可以发现氧化锌压电薄膜的性能发生了影响：1%铝掺杂浓度条件下ZAO 薄膜的结晶性与微观组织结构，其c 轴择优取向性较好；在进行热处理100oC 并退火600oC 以上的条件下制备出的ZAO 薄膜，其c 轴取向都较优，单晶结晶较好，且光学透射性能较佳。 在ZnO中掺杂Al之后，可以形成ZnO:Al（ZAO）薄膜。由于ZnO晶体结构比较开放，半径较小的组成原子容易变成间隙原子，Al的离子半径为0.53埃，比锌的离子半径(0.74埃)小，所以Al原子容易
【开题报告】ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究
开题报告 电气工程与自动化 ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究 一、选题的背景与意义： 随着电子信息产业的迅猛发展，透明导电薄膜材料被广泛应用于半导体集成电路、平面显示器、抗静电涂层等诸多领域，市场规模巨大。 1. 透明导电薄膜的概述 自然界中往往透明的物质不导电,如玻璃、水晶、水等，导电的或者说导电性好的物质往往又不透明,如金属材料、石墨等。但是在许多场合恰恰需要某一种物体既导电又透明,例如液晶显示器、等离子体显示器等平板显示器和太阳能电池光电板中的电极材料就是需要既导电又透明的物质。透明导电薄膜是薄膜材料科学中最重要的领域之一，它的基本特性是在可见光范围内，具有低电阻率，高透射率，也就是说，它是一种既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。正是因为它优异的光电性能，它被广泛的应用在各种光电器件中，例如：平面液晶显示器（LCD），太阳能电池，节能视窗，汽车、飞机的挡风玻璃等。自从1907年Badeker制作出CdO透明导电薄膜以后，人们先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等为基体的透明导电薄膜。目前世界研究最多的是掺锡In2O3（简称ITO）透明导电薄膜，掺铝ZnO（简称AZO）透明导电薄膜。同时，人们还开发了CdInO4、Cd2SnO4、 Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。 2. SnO2基薄膜 SnO2（Tin oxide，简称TO）是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度Eg=3.6eV，n 型半导体。本征SnO2薄膜导电性很差，因而得到广泛应用的是掺杂的SnO2薄膜。对于SnO2来说，五价元素的掺杂均能在禁带中形成浅施主能级，从而大大改善薄膜的导电性能。目前应用最多、应用最广的是掺氟二氧化锡（SnO2:F，简称FTO）薄膜和掺锑二氧化锡（SnO2:Sb,简称ATO）薄膜。SnO2:Sb薄膜中的Sb通常以替代原子的形式替代Sn的位置。掺杂Sb浓度不同，电阻率不同，最佳Sb浓度为0.4%-3%（mol）的范围对应电阻率为10-3Ω·cm，可见光透过率在80%-90%。SnO2:F薄膜热稳定性好、化学稳定性好、硬度高、生产设备简单、工艺周期短、原材料价格廉价、生产成本
铝型材的表面处理工艺
铝型材的表面处理方式大体存在着阳极氧化、电泳涂装及粉末喷涂三种处理方式，每一种方式都各有优势，占有相当的市场份额。 高隔间专家认为粉末喷涂存在着以下几点显着优势： 1、工艺较为简单，主要得益于生产过程中主要设备的自动精度的提高，对一些主要的技术参数已经可以实现微电脑控制，有效地降低工艺操作难度，同时辅助设备大为减少； 2、成品率高。一般情况下，如果各项措施得当，可最大限度地控制不合格品的产生； 3、能耗明显降低，在普通的阳极氧化、电泳涂装的生产过程中，水、电的消耗是相当大的，特别是在氧化工序。整流机的输出电流可达到8000~11000A之间，电压在15~17.5V 之间，再加上机器本身的热耗，需要不停地用循环水进行降温，吨电耗往往在1000度左右，同时辅助设施的减少也可以降低一些电耗；然而高隔间专家专家姚在这里提醒，一定要把铝型材跟插座等分开，不要太靠近铝型材，很多人都不太注意，要是漏电，又由于铝型材堆积太多，很容易发生火灾及人员伤亡情况。 4、对水、大气的污染程度降低，片碱、硫酸及其它液体有机溶剂的不再使用，减少水及大气污染，也有效地提高铝型材与作为环保产品的塑钢型材的竞争实力，相应地减少了一些生产成本； 5、工人的劳动强度明显降低，由于采用自动化流水线作业，上料方式以及夹具的使用方式已经得到明显简化，提高了生产效率，也降低了劳动强度；高隔间专家自己的厂家就起到了这样的效果。 6、对毛料的表面质量要求标准有明显降低，粉末涂层并且可以完全覆盖型材表面的挤压纹，掩盖一部分铝型材表面的瑕疵，提高铝型材成品的表面质量； 7、涂膜的一些物理指标较其他表面处理膜有明显提高，如硬度、耐磨性，可有效地延长铝型材的使用寿命。 高隔间专家认为铝型材粉末喷涂采用的是粉末涂料，工艺上采用的是静电喷涂，利用磨擦喷枪的作用，在加速风的影响下，使粉末颗粒喷出枪体时携带正电荷，与带负电荷的型材接触，产生静电吸附，然后经过高温固化。也增强了涂料的吸附强度，防止漆膜脱落。 更多请关注：https://www.wendangku.net/doc/60480600.html,/
ZnO薄膜的结构、性能应用和制备(精)
氧化物薄膜半导体材料的研制及应用 ZnO 薄膜的结构、性能应用和制备 摘要:介绍了宽禁带半导体ZnO 薄膜的结构、主要性质、制备工艺和应用等几方面内容。 关键词:ZnO 薄膜;结构;性质;制备 Abstract:The crystal structure,basic performance, and preparation of ZnO films with wide forbidden band were reviewed. Key words: ZnO thin film;crystal structure;nature;preparation 1 引言 ZnO是II- VI 族宽禁带直接带隙化合物半导体, 室温下禁带宽度约为3.3 eV, 激子束缚能为60 meV,可以实现室温下的激子发射。自1997年报道了ZnO薄膜紫外受激发射现象以后,成为半导体材料研究热点,与GaN、SiC 一起被称为第三代半导体材料。但目前ZnO薄膜之所以并没有达到广泛应用的地步,有两个重大难题:一是如何实现ZnO 的高浓度P型掺杂从而制作出p-n结;二是如何制备高质量ZnO薄膜。[1]本文对ZnO薄膜结构、性质、制备等做了部分总结,为制备一些高质量ZnO 薄膜及应用提供一些参考。 2 ZnO及ZnO薄膜的结构 ZnO晶体一般情况下为六方纤锌矿结构,具有六方对称性,6mm点群,P63mc空间群,晶格常数a=0.325nm,c=0.521nm。值得注意的是ZnO的纤锌矿结构相当于O 原子构成简单六方密堆积,Zn原子则填塞于半数的四面体隙中,而半数四面体隙是空的。因此,ZnO具有相对开放的晶体结构,外来掺杂物容易进入其晶格中而不改变晶体结构,这就为外来掺杂创造了条件。[2]优质的ZnO薄膜具有C轴择优取向生长的众多晶粒,每个晶粒也都是生长良好的六角形纤锌矿结构[3],根据其外来掺杂的特殊性可具备多种应用特性。
掺铝氧化锌ZAO_ZnO_Al_薄膜研究_李村
掺铝氧化锌Z AO (ZnO A l)薄膜研究 李 村,权传斌,徐洪耀,何金花,张现利 (安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,安徽合肥 230039) 摘 要:描述ZAO (ZnO A l)薄膜的晶体结构,论述ZAO 薄膜的光学、电学性质与其结构的关系,介 绍了掺铝氧化锌ZAO 薄膜的各种制备方法,并总结了ZAO 薄膜在各种领域中的应用.提出了薄膜材料 研究的关键问题以及今后的发展方向. 关键词:掺铝氧化锌;制备;光电性能;应用 中图分类号:O 611.62 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2007)05-0082-05 20世纪70年代末人们开始关注一种新型的透明导电材料 掺铝氧化锌Z AO (ZnO A l)薄膜.ZAO 薄膜是一种透明导电膜,在可见光范围内具有很高的透过性(T%>80),近中红外光范围内具有很高的 反射率(R%>60)及优良的导电性( <10-3 c m )等.因此该薄膜具有与I T O (In 2O 3 Sn)薄膜相比拟 的光学和电学特性,而且制备工艺简单、价格低、无毒和稳定性好等性能特征 [1],逐渐成为I TO 薄膜的最佳替代材料,并作为新一代透明导电材料引起广泛的关注[2].目前,ZAO 薄膜的制备方法比较成熟的有:磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶 凝胶法、脉冲激光沉积法、喷雾热解法、真空蒸镀法等,而近年来像分子束外延法、气相外延法、原子层外延法、离子镀法也得到了迅速发展.ZAO 薄膜在军事、航空航天及民用光电器件方面具有很广泛的应用前景.本文论述了透明导电膜ZAO 制备方法、结构、光电性能及其应用. 1 ZAO 膜的结构 ZAO 薄膜的微结构研究结果表明:各种方法制备的ZAO 薄膜是一种典型的纤锌矿结构(即ZnO 六图1 Zn O 的纤维矿晶体结构方纤锌矿型晶体结构)材料[3],如图1所示.优质的ZAO 薄膜 具有C 轴高度择优生长众多晶粒,每个晶粒都是生长良好的六 方形纤锌矿结构,按照一般结晶学模型,氧化锌晶体是由氧离 子的六方密堆积(H CP)和锌离子的六方密堆积(H CP)反向嵌 套而成的.晶格常数a =0.325nm,c =0.512nm,配位数为4 4,即每个锌离子都位于四个相邻的氧离子所形成的四面体间 隙中,但只占据其中半数的氧四面体间隙,氧离子的排列情况 与锌离子相同.但随着制备条件的变化其多晶结构的主取向也 不同,晶格常数也稍有变动,并且不同的退火温度对衍射峰的 强度及晶粒的大小有较大影响.2 ZAO 薄膜的性能 2.1 ZAO 薄膜的导电机理及电学性质 在六方氧化锌结构中掺入A l 时,由于铝的离子半径(r =0.057nm )比锌的离子半径(r =0.083nm )小,铝离子容易成为替位质点占据锌离子的位置,铝原子也容易成为间隙质点而存在.作为II B -V I A 族元素原子可以分别占据III A 族元素和V II A 族元素的位置而起施主作用,如在ZnO 薄 收稿日期:2006-12-27 基金项目:安徽省优秀青年基金资助项目(04044060);安徽省高层次优秀人才研究奖励基金资助项目(2004Z027)作者简介:李 村(1969-),男,安徽巢湖人,安徽大学副教授,博士. 2007年9月 第31卷第5期安徽大学学报(自然科学版)Journa l of A nhuiU n i ve rs i ty N a t ura l Sc i ence Ed iti on Septe mber 2007V o.l 31N o .5
铝型材喷涂工艺设计操作规程
1、目的 通过对生产过程中的每一工艺过程作定性和定量的规定，规范和指导每一工艺过程中的操作者操作要求，从而确保型材的质量。 2、适用范围 适用于喷涂车间对铝合金型材进行彩色静电粉末喷涂表面处理。 3'职责 3.1车间主任负责指导和监督车间员工按本操作规程的规定操作。 3.2各岗位员工严格按本规程的规定进行作业。 4、操作规程 4.1喷涂车间生产工艺流程图 挤压坯料一*检验上架一*脱脂一*水洗I 前处理[ :下架IT沥干烘干H水洗IT水洗*水洗I T铅化I V■水洗I T水洗 广..一移交J—- —?■■■:: 上架表面清洁喷粉冋固化IP下架|h检验I -包装 喷涂 4.2生产前的准备工作 4.2.1提前15分钟上班，做好交接班手续，并配戴好生产安全防护用品 4.2.2型材上架前，按《喷涂车间设备操作规程》的相矢规定，将设备启动运行并检查，确认设备运转正常后方可生产。 4.2.3坯料准备：（责任人：前处理工） a）前处理工按车间下达的生产指令领用和吊运坯料；并核对型材
的长度、数量、壁厚是否和生产指令单相符，确定无误后才能生产 b）上架时认真检查坯料质量的是否符合《挤压半成品检验规程》的规定 要求。如出现有质量问题及时向相尖人员汇报 C)抬料时要轻拿放，避免因为人为的因素造成损坏铝型材坯料。 d)上排绑料时头尾要一致对齐，避免在各槽溶浸泡中相互擦花。 e)用完的工具必须整齐摆放，保持场地整洁、干净。 424专用工具准备。相尖岗位人员检查以下工具是否齐备和符合使用要求： a)挂钩：导电良好，无空缺、无变形； b)小车：能正常推动。 425原材料准备。相尖岗位人员检查以下生产用原材料是否足够：前处理化学药水、粉末。 426前处理操作和各槽液的浓度要求 (1)脱脂：温度为常温，酸浓度50-90g/L脫脂时间5- 10分钟 (视铝件表面污染程度而定)，材料吊起过槽时，要尽量倾斜，倾斜 角度一般为5-10度角，并吊起并滴水1分钟； (2)水洗：三次用自来水清洗，时间为1-3分钟，要求各水洗槽有溢 流； (3)铮化：铸化温度为常温，铸化剂浓度25-35g/L , PH值为1.5- 3.0，铮化时间为仁3分钟。材料过槽时，要尽量倾斜，倾斜角度 一般为5-10度角，并吊起并滴水1分钟，保证铸 化质量在300-1200mg/m2 (4)水洗：三次用自来水清洗，时间各1-3分钟，吊起倾斜角度一般为 5-10度角，并吊起并滴水1分钟； (5)烘干：烘干时，烘干炉温度必须在65C-80 C,但不得超过
氧化锌薄膜制备
实验报告 PB13203265 李颖杰19组实验题目：氧化锌薄膜的制备 实验目的：学习制备氧化锌薄膜 实验原理： 1 制备技术概论 溅射是制备透明导电薄膜的最主要的工艺之一。溅射过程包括在阴阳极之间加一定电压，使惰性气体(如Ar)产生等离子体，靶材为阴极，衬底为阳极，等离子体中的高能离子Ar+轰击靶材料，由于动量传输，使靶材粒子逸出表面，弥散开来，并沉积在衬底表面上形成薄膜，溅射时的气压通常为10-2至10-3tor。 目前已应用的有DC,RF和磁控溅射的反应和不反应形式。下左图表示在反应溅射中溅射速率与氧分压的典型关系(功率一定时)．在低氧分压下，金属原子从靶上溅射下来，仅在衬底表面上发生氧化；在高的氧分压下，靶表面发生氧化，溅射速率明显下降，这是因为化合物的溅射通常要比金属的溅射慢得多。下右图表示在一定溅射功率下氧分压与氧流速的关系．直线表示等离子体点火之前的情况。而“磁滞”效应曲线发生在溅射之后．氧气流速达到B点时，靶表面的氧化发生，溅射速率下降，氧分压迅速增加；而当氧气流速重新退到C点时，靶表面氧化物耗尽，金属显露出来，溅射速率迅速上升氧分压迅速下降到金属溅射的情况。在AB段的溅射，形成富金属薄膜，需要在高浓度氧气中退火，形成ZnO，而在DC段溅射，形成氧化物薄膜，只需要较低氧气浓度中进行退火即可得到好的ZnO膜。为了保证薄膜的重复性生产，需尽量避免在过渡区附近工作。
2 直流溅射法和射频磁控溅射法生长ZnO 2.1 总论 用溅射工艺已制备了优质的ZnO薄膜，靶材为Zn-Al合金，也可为ZnO粉末和Al2O3粉膜的混合物烧结而成．靶中Al的含量通常为3-5wt%,Al掺入ZnO中通常使ZnO的结晶性质变坏，晶粒尺寸由200nm减至100nm．用合金靶生长的膜的沉积速率是O2分压和溅射功率的函数．随总压力变化很小，左下图表示在DC磁控溅射ZnO膜过程中，沉积速率与溅射功率的关系．在低溅射功率下，靶表面被非化学比地氧化了，溅射下来的粒子在输运和生长过程中进一步被氧化．如果功率增加，溅射下来的粒子数也增加。这意味要消耗更多的氧原子，使靶表面和溅射粒子氧化．随着功率的增加，可提供氧化靶表面的氧原子数目在减少，使靶的表面呈现更多的金属性。在氧气氛中600℃下退火30分钟，将改善薄膜质量，此与溅射沉积过程所使用的氧气分压无关．利用合金靶的DC反应溅射中，在较高的氧气分压下首先氧化靶表面,然后DC溅射氧化的靶表面．在溅射过程中，如维持DC电压不变，发现放电电流则随时间不断下降。如右下图所示 3.2 溅射制膜技术 (a)溅射的原理与设备结构 所谓溅射工艺，就是向高真空系统中充入少量所需的气体(如氩，氮，氧等)。气体分子在强电场作用下电离而产生辉光放电．气体电离后产生的带正电荷的离子受电场加速而形成高能量离子流，它们撞击在设置在阴极的靶表面上，使靶表面的原子飞溅出来，以自由原子形式或与反应气体分子形成化合物的形式淀积到衬底表面上形成薄膜层．这个过程就是溅射的基本原理．溅射设备的主体部分大致可分为两部分：即真空获得部分和电源部分。真空部分和镀膜机没有什么区别，所不同的是：溅射真空系统内装有永久性磁钢，用于产生垂直于靶表面的磁场。此磁场的主要功
Al掺杂ZnO纳米薄膜的制备
目□□录 1、引言 5 2、实验制备 5 （一）铺设种子层 5 （二）水热法制备Al掺杂ZnO纳米薄膜 5 1、醋酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 5 2、硝酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 6 3、实验样品性质检验与分析 6 （一）样品电子显微镜下图片 6 （二）样品光学性质检验 9 （三）电学特性的研究 10 4、结论 11 5、参考文献 12 1、引言
ZnO是一种性能优异的宽紧带直接带隙半导体材料，呈六方纤锌矿型晶体结构，晶格常数a=0.32496nm，c=0.52065nm。ZnO具有熔点高、热稳定性好、介电常数低、光电耦合系数大等优点，因此而被广泛的研究应用，例如在声表面波器件、体声波器件、气敏传感器、压敏电阻、透明导电电极和光发射器件等领域有着重要的应用前景。 实验室制备Al掺杂ZnO薄膜的方法有很多种，例如：水热法[2]、磁控溅射法[3,4]、脉冲激光沉积法[5]、溶胶-凝胶法（sol-gel）[6]等。其中水热法制备的材料纯度高、结晶性好和大小形状可控而备受大家的青睐。所谓水热法是指在特定的密闭反应器高压反应釜内，以水溶液为反应体系，通过对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境进行无机合成与材料制备的方法。本文采用了水热法制备了Al掺杂ZnO纳米薄膜，并进一步研究了掺杂Al的量对ZnO纳米薄膜光学特性、电学特性和形态的变化。 2、实验制备 （一）铺设种子层 以无水乙醇作为溶剂配置溶液，醋酸锌浓度0.1M,二乙醇胺0.1M。在60摄氏度的温度下搅拌半个小时，将光学玻璃在旋涂机上旋涂后放于400摄氏度的恒温加热板上加热，光学玻璃会由黑变透明，取下恢复到室温后再次选涂，如此步骤操作三次即可，最后一次加热可延长时间大约半小时左右。注意：实验过程中不要用手直接拿着样品操作，要用镊子；旋涂前将裁好的光学玻璃放入无水乙醇中在超声波洗涤器中洗涤五到六分钟，清除表演的油渍； 旋涂时要先将玻璃片放上之后才可以打开吸气泵，否则很容易损坏吸气泵；普种子层前一定要确保所旋涂面是导电的。 （二）水热法制备Al掺杂ZnO纳米薄膜 制膜的过程中采用了两种溶液配比，一种采用了醋酸锌与六亚甲基四胺混合，另一种采用了硝酸锌与六亚甲基四胺混合。 1、醋酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 配置4组反应液，，分别标号1、2、3、4,溶液中醋酸锌浓度0.06M、六亚甲基四胺浓度为0.1M，用去离子水作为溶剂，再向2、3、4溶液中掺入不等量的Al3+，使溶液中Al3+浓度相对于Zn2+浓度分别为1.0%、1.7%。2.4%，将配好的溶液分别对应放入1、2、3、4号反应釜中，然后将光学玻璃倾斜放入反应釜中，光学玻璃上铺有ZnO种子层的一面要面朝下，确保光学玻璃上长的都是在上面长的，而不是沉积在上面形成的。 将以上的反应釜放入恒温箱里面加热，设置温度为160摄氏度，加热4个小时后取出反应釜，待反应釜恢复到室温后取出光学玻璃即可看到表面附着了一层白色的薄膜，用水将玻璃片清洗一下晾干后装入袋子中对应着反应釜标号分别标号1、2、3、4，所得即为该实验的样品。 2、硝酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 配置6组反应液，，分别标号N1、N2、N3、N4、N5、N6,溶液中硝酸锌浓度0.1M、六亚甲基四胺浓度为0.1M，用去离子水作为溶剂，再向1、2、3、4、5溶液中掺入不等量的Al3+，使溶液中Al3+浓度相对于Zn2+浓度分别为0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，将配好的溶液分别对应放入N1、N2、N3、N4、N5、N6号反应釜中，然后将光学玻璃倾斜放入反应釜中，光学玻璃上铺有ZnO种子层的一面要面朝下，确保光学玻璃上长的都是在上面长的，而不是沉积在上面形成的。 将以上的反应釜放入恒温箱里面加热，设置温度为160摄氏度，加热4个小时后取出反应釜，待反应釜恢复到室温后取出光学玻璃即可看到表面附着了一层白色的薄膜，用水将玻璃片清洗一下晾干后装入袋子中对应着反应釜标号分别标号N1、N2、N3、N4、N5、N6，
铝型材表面处理工艺
表面处理简介 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层.在自然界中能达到稳定状态,增加机体的抗蚀性和增加产品的美观,从而提升产品的价值.表面处理种类的选择首先要从使用环境,使用寿命,人为欣赏的角度出发,当然经济价值也是考虑的核心所在. 表面处理的流程包括前处理,成膜,膜后处理.包装,入库.出货等工序,其中前处理包括机械处理,化学处理。 .机械处理包括喷吵,抛丸,打磨,抛光,打蜡等工序.机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平,补救表面其它外观不良现象. 化学处理使产品表面的油污锈迹去除,并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体,确保镀层有一个稳定状态,增加保护层的结合力,从而达到保护机体的作用。 第一章，铝材表面处理 一,铝材常见的化学处理有铬化,喷漆,电镀,化学镀,阳极氧化，电泳等工艺。.其中机械处理有拉丝,抛光,喷吵,打磨,等工艺： 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜,膜层厚度在0.5-4um,这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好,是电子产品的最好选项,如手机电池内导电
条,磁电设备等.该膜层适合所有铝及铝合金产品.但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。 铬化工艺流程： 脱脂铝酸脱铬化包装入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求：1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2）膜层厚度0.3-4um。 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀,致密的氧化层,(Al2O3。6H2O俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV),如果特种产品可以做硬质阳极氧化,产品表面硬度可达400-1200HV,因而硬质阳极氧化是油缸,传动,不可缺的表面处理工艺.,另外这种产品耐磨性非常好,可做航空,航天相关产品的必用工艺.阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色,装饰性比硬质氧化要好的多.施工要点:阳极氧化对材质要求很严格,不同的材质表面有不同的装饰效果,常用的材质有6061,6063,7075,2024等,其中,2024相对效果要差一些,由于材质中CU的含量不同,因此7075硬质氧化呈黄色,6061,6063呈褐色,但普通阳极氧化6061,6063,7075没多大的差别,但2024就容易出现很多金斑.. 一，常见工艺 常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色,拉丝亮面本色,拉丝亮面染色,雾面拉丝染色(可染成任何色系).抛光亮面本色,抛光雾面本色,抛光亮
太阳能ZnO薄膜材料制备工艺方案
湖南工业大学 课程设计 资料袋理学院<系、部） 2018 学年第下学期 课程名称材料科学导论指导教师李雪勇职称讲师 学生姓名谷文红专业班级应用物理071班学号07411200123 题目太阳能ZnO薄膜材料的制备工艺设计 成绩起止日期 2018 年12月13日～2018 年12月17日 目录清单 湖南工业大学
课程设计任务书 2009 —2018 学年第 2 学期 理学院学院<系、部）应用物理学专业 071 班级 课程名称：材料科学导论 设计题目：太阳能ZnO薄膜材料的制备工艺设计 完成期限：自 2018 年12月13日至 2018 年12月17日共1 周
指导教师<签字）：年月日 系<教研室）主任<签字）：年月日
<材料科学 导论） 设计说明书 太阳能ZnO薄膜材料的制备工艺设计 起止日期： 2018年12月13日至 2018 年12月17日 学生姓名谷文红 班级应用物理学 学号07411200123 成绩 指导教师(签字> 理学院
太阳能ZnO薄膜材料的制备工艺设计 谷文红湖南工业大学应用物理071班 07411200123 摘要：为了降低太阳电池的造价, 近年来掀起晶体ZnO薄膜太阳电池的研究热潮。基于同一个目的, 试图研究设计太阳能ZnO薄膜材料的制备工艺。本文主要从太阳能ZnO薄膜材料的应用及性能研究状况和发展趋势，着重介绍该材料的各种制备工艺，并就其中一种工艺进行设计，以研究出更趋完善的制备方法。 关键词：太阳能ZnO。薄膜材料。制备工艺设计 1、引言 近年来，由予光电子器件快速发展，尤其是GaN研究进程的加快，光电材料成为研究的重点。透明氧化物(Transparent Conduc．tive Oxide简称TCO>薄膜具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性，其研究与开发同样得到飞速的发展， 现已广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口层以及光电器件领域。其主要包括In、Sb、zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，而以掺锡氧化铟(Tin—Doped IndiumOxide简称I，I'O膜>薄膜为代表透明导电薄膜材料的研究较成熟，应用最为广泛，美日等国也已经投入批量生产。但金属铟价格十分昂贵，相对来说，制备氧化锌薄膜的原材料来源广泛、价格低廉、毒性小。特别用znO制作固体激光器，激发波长有向短波方向发展的趋势，掺铝氧化锌膜(znO：A1>?也有同rI’O膜可比拟的光学电学性质，使znO化合物成为半导体材料中一个新的研究热点，开始逐步应用到众多领域中。 2、ZnO薄膜材料的应用及性能研究状况
铝型材生产工艺
铝型材生产工艺 生产工艺流程图 熔炼铸造铸锭均匀化挤压时效 阳极氧化(着色) 粉末涂漆 封孔电泳涂漆固化固化 包装滚齿 成品入库穿条压合包装成品人库 简要说明: 熔炼:主要原材料AL99.70以上铝锭(GB/T1196)加入铝硅合金锭、镁锭加热熔炼、熔炼温度为730?,750?、进行搅拌、精炼、打渣等工序。 铸造:采用同水平密排顶铸造工艺，使用不同的结晶器，生产出不同直径规格的铝棒。 铸锭均匀化:采用575?保温6小时快速冷却。 挤压:铝棒加热到450?左右，采用规定的模具，用挤压机挤压出各种规格的型材，并急速风冷或水冷，调直、锯切、装框。时效:采用190?,195?保温3.5小时左右，然后采用强制风冷的工艺。 阳极氧化(着色):以铝基材为阳极，置于电解液中通电，阳极产生氧原子、氧原子有很强的氧化剂，在铝基材表面生成一层性能优良的ALO保护层，着色采用电解着色工艺，将金属离子(镍离子、亚锡离23 子)填充到ALO保护层中，使氧化膜显现出不同的颜色。 23 封孔:采用Ni2+、F-冷封孔工艺。 电层涂漆:将经过阳极氧化(着色)的型材放入电泳槽中，通电使丙烯酸树脂附着在型材表面。
固化:将电泳涂漆的型材在180+20?温度下，用30分钟左右烘干固化。 粉末喷涂:铝型材基材经过铬化前处理，通过静电喷涂上粉末涂料。固化:将粉末涂料的型材在200?温度下烘烤10分钟。滚齿、穿条、压合:采用穿条式工艺生产隔热铝型材，首先生产出带槽位的铝型材，用专用的滚齿设备在槽位上开出0.5,1.0深的齿来。穿入尼龙隔热条PA66-GF，用压合设备将两支铝型材复合在一起，生产出具节能性能的隔热铝型材。 下面红色为工作计划模板，不需要的下载后可以编辑删除～谢谢 工作计划 一、近期 今年是在新的工作岗位工作的年，是熟悉工作，履职，方法，积累经验的一年，年中“转变，”，即转变工作角色，工作职责。 转变工作角色:参加工作近十年了，从事的工作一直都单一，以至于对行业的工作所知甚少，以至陌生，县办公室全县的核心机构，工作涉及到全县各行各业，对此，在思考问题，事情时，跳出以前在的思维，摆正的位置，全局意识，转变工作角色。 工作职责:办公室对工作安排，尽快熟悉的工作和职责，熟悉县办公室的规章制度，工作要求;熟悉县办公室总体工作及年初工作，工作任务;三虚心办公室同志的，善于学习、勤于思考，在干中学、学中干，工作的运行和问题的程序;四要与科室同志总结前期工作，工作努力方向。 二、中期 在工作职责、工作任务，熟悉工作方的前提下，明年，自身锤炼，政治素质、能力、工作绩效“三个提升”。 提升政治素质:要善于从政治角度看问题。面临的情况多么，要从政治角度分析判断问题，清醒头脑。二要政治敏锐性。密切关注时事、时事，网络、报刊、电
氧化锌薄膜的作用
薄膜的作用 氧化锌是重要的Ⅱ-Ⅳ族半导体氧化物，其禁带宽度和激子束缚能都高于GaN和ZnSe等蓝光发光材料；ZnO属宽带能带材料，具有3.37eV的直接带隙，在室温下就有光致发光效应。能有效工作于室温及更高温度，而且光增举益系数高于GaN。另外氧化锌与GaN具有极为相近的晶格常数和禁带宽度（3.37eV），在紫外光探测和发射方面具有很好的应用潜力。同时它还具有很高的热稳定性和较强的抗辐射损伤能力，原料廉价，薄膜外延生长温度低。这些估异特性使得氧化锌薄膜在表面声波器件，太阳能电池，气敏湿敏传感大器和压电器件等诸多领域得到广泛应用。 氧化锌薄膜是一种理想的透明电薄膜，可见光透射率高达90%。氧化锌薄膜在器件中的应用研究表明：良好的C轴取向可以提高声电转换效率；平坦的表面可以减少SAW的散射，降低SAW的传播损耗；高电阻率可以降低SAW器件的工作损耗。 氧化锌可用于汽车前灯的光源-放电灯。这种放电灯是一种紫外线灯，其放射的紫外线辐射对人体的健康是有害的。紫外线照射眼睛时，可引起急性角膜炎；照射皮肤时，可引起血管扩张，出现红斑，过量照射可产生弥漫性红斑，并可形成小水泡和水肿，长期照射可使皮肤干燥，失去弹性和老化。紫外线与煤焦油、沥青、石蜡等同时作用皮肤时，可引起光感性皮炎。 氧化锌薄膜可改变紫外线光谱，故能吸收紫外线辐射。该薄膜对光线透明，会选择性吸收由前灯放射出的紫外线辐射。这种氧化锌薄
膜能防止人体接触紫外线辐射，避免紫外线对人体的伤害。 另氧化锌薄膜是一种气体敏感材料，氧化锌薄膜对酒精，丙酮等气体表现出良好敏感性。其经某些元素掺杂之后对有害气体，可燃气体，有机蒸汽等具有良好的敏感性。用其制备的传感器可用于健康检测，监测人的血液酒精浓度以及监测大气中的酒精浓度等。 ★了解更多资料，请咨询龙力化工:旺旺thl22