Al浓度对AZO薄膜结构和光电性能的影响

李金丽等：Ａ１浓度对ＡＺ（）薄膜结构和光电性能的影响

Ａ１浓度对ＡＺＯ薄膜结构和光电性能的影响。

李金丽，邓宏，刘财坤，袁庆亮，韦敏

（电子科技大学微电子与固体电子学院，四川成都６１００５４）

摘要：采用射频溅射方法在Ｓｉ基片上制备出ＡＺＯ掺杂薄膜，对薄膜进行了ＸＲＤ和ＡＦＭ分析，并对其电性能作了研究。结果表明，掺杂量低于１５％（原子分数）时，ＡｚＯ薄膜结构为纤锌矿结构，呈ｃ轴方向择优生长，没有Ａｌ。Ｏ。相出现。薄膜的可见光透过率均在８０％以上，其最高电阻率出现在掺杂量为３０％（原子分数），为１．３×ｌＯ７Ｑ?ｃｍ。

关键词：ＡＺＯ薄膜；Ｘ射线衍射；ＡＦＭ；电阻率

中图分类号：０４８４．４文献标识码：Ａ文章编号：１００１—９７３１（２００７）ｏｌ—００９ｌ—０２

１引言

近年来，随着短波长器件逐渐的广泛应用，直接宽带半导体材料的研究越来越受到人们的重视，而随着Ｚｎ０光泵浦紫外激光的获得和自形成谐振腔的发现Ｌ１’２］，人们开始对ＺｎＯ薄膜，特别是铝掺杂的氧化锌（ＡＺＯ）薄膜研究也有了浓厚的兴趣。Ａ１件的加入还会使薄膜光学吸收边向短波方向的移动，这对紫外探测器的研究具有重大的意义。但目前对ＡＺＯ薄膜的研究，Ａｌ掺杂量均＜１０％（原子分数）［３叫］，并主要研究其透明导电特性［６￣８］。作为深紫外发光和紫外探测器，则其吸收边仍无法达到紫外探测器在太阳盲区下（２００～３００ｎｍ）［９１工作的要求，而且对于紫外探测器，其暗电流需较小。因此Ａｌ重掺杂与ＡＺＯ薄膜的紫外吸收边和电阻变化的关系逐渐引起了人们的研究的热情。

我们采用射频溅射的方法制备ＡＺＯ薄膜，并探讨了Ａｌ高掺杂浓度和ＡＺＯ薄膜结构及其性能之间的关系。

２实验

实验所用靶材为纯度９９．９９％氧化锌粉掺杂纯度为９９．９％氧化铝粉，掺杂浓度为１０％、１５％、２０％、３０％（原子分数）。研磨均匀，压片后在空气中经过１３５０℃焙烧１０ｈ制成ＺｎＯ：Ａｌ陶瓷靶。靶与基片距离为１２０ｍｍ。氧气、氩气分别作为反应沉积过程的反应气体和溅射气体。基片为单面抛光的Ｓｉ基片和石英基片，制备前用去离子水、重铬酸钾洗液、丙酮和酒精对衬底进行超声清洗。背景真空为２×１０ｑＰａ，工作压强为ｏ．３Ｐａ，氩氧比为１：１，流量均为４０ｍｌ／ｍｉｎ，溅射功率为１００Ｗ，沉积时间３ｈ，衬底温度４５０℃。样品的结构特性用英国Ｂｅｄｅ公司制造的ＢｅｄｅＤ１多功能ｘ射线衍射仪ＣｕＫａ一０．１５４０５６ｎｍ进行表征；样品的表面形貌采用原子力显微镜（ＡＦＭ，ＳＰＡ一３００ＨＶＳＰＭ，Ｓｅｉｋｏ）进行观察；薄膜的可见光透过率用Ｕｖ—Ｖｉｓ—Ｎｉｒ分光光度计（ＵＶ一２５５０）测量；采用四探针法测量薄膜的电阻。

３结果与讨论

图１为纯ＺｎＯ薄膜和不同掺杂量薄膜的ＸＲＤ衍射图。从图ｌ可以看出纯氧化锌薄膜和ｌｏ％、１５％（原子分数）掺杂量的薄膜均只有一个衍射峰（００２），表明制备出来的ＡＺＯ薄膜具有纤锌矿结构且呈ｃ轴择优取向。薄膜的衍射峰角度随着掺杂量的增加向高角度移动，衍射峰强度随着掺杂量的增加逐渐降低。这是由于Ａ１３＋（０．０５３ｎｍ）比Ｚｎ２＋（ｏ．０７５ｎｍ）的原子尺寸小，在结晶过程中会产生残余应力，即Ａ１３＋对Ｚｎ２＋的掺杂替代必然会造成晶格畸变口…。由布拉格方程计算得到样品晶面间距见表１。而当掺杂量为２０％（原子分数）以上时，（００２）峰消失。

２６｝『（。）

图１不同Ａｌ浓度ＡＺＯ薄膜的ＸＲＤ衍射图

Ｆｉｇ１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＡＺＯｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｐａｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

表１不同掺杂量薄膜结构参数

Ｔａｂｌｅ１ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌＤａｒａｍｅｔｅｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＡｌｄｏ—ｐｉｎｇｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

Ａｌ掺杂浓度（００２）晶面间距

（％，原子分数）峰位（ｎｍ）

Ｏ３４．２５５Ｏ．２６１５６

１０３４．４２５Ｏ．２６０３０

１５３４．４５０Ｏ．２６０１２

＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０３９００７３）；预研基金资助项目（ｚＪ０５０８）；四川省应用基金资助项目（ＪＹ０２９０６８１）收到初稿日期：２００６一０７—２８收到修改稿日期：２００６—１０一１７通讯作者：邓宏

作者简介：李金丽（１９８２一），女，广西桂平人．硕士研究生，研究方向为半导体光电材料的制备和性质研究工作。

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(完整版)光电材料

目录 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1前言----------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 有机光电材料 ------------------------------------------------------------------------------ 2 2.1光电材料的分类 --------------------------------------------------------------------- 2 2.2有机光电材料的应用 ---------------------------------------------------------------- 3 2.2.1有机太阳能电池材料--------------------------------------------------------- 3 2.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池 --------------------------------------- 4 2.2.3有机生物化学传感器--------------------------------------------------------- 4 2.2.4有机光泵浦激光器 ----------------------------------------------------------- 4 2.2.5有机非线性光学材料--------------------------------------------------------- 5 2.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料 ---------------------------------- 5 2.2.7聚合物光纤------------------------------------------------------------------- 6 2.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系 --------------------------------------- 6 2.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------- 6 2.2.10 能量转换材料 -------------------------------------------------------------- 7 2.2.11 染料激光器----------------------------------------------------------------- 7 2.2.12 纳米光电材料 -------------------------------------------------------------- 7 3 光电转化性能原理 ------------------------------------------------------------------------- 7 4 光电材料制备方法 ------------------------------------------------------------------------- 8 4.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------- 8 4.2 溶胶-凝胶法 ---------------------------------------------------------------------- 8 4.3 等离子体化学气相沉积技术（PVCD）------------------------------------------ 9 4.4 激光气相合成法 ------------------------------------------------------------------ 9 5 光电材料的发展前景---------------------------------------------------------------------- 10

第三章 晶体结构缺陷

第三章晶体结构缺陷 【例3-1】写出MgO形成肖特基缺陷得反应方程式。 【解】MgO形成肖特基缺陷时,表面得Mg2+与O2－离子迁到表面新位置上,在晶体内部留下空位,用方程式表示为: 该方程式中得表面位置与新表面位置无本质区别,故可以从方程两边消掉,以零O(naught)代表无缺陷 状态,则肖特基缺陷方程式可简化为: 【例3-2】写出AgBr形成弗伦克尔缺陷得反应方程式。 【解】AgBr中半径小得Ag+离子进入晶格间隙,在其格点上留下空位,方程式为: 【提示】一般规律:当晶体中剩余空隙比较小,如NaCl型结构,容易形成肖特基缺陷;当晶体中剩余空隙比较大时,如萤石CaF2型结构等,容易产生弗伦克尔缺陷。 【例3-3】写出NaF加入YF3中得缺陷反应方程式。 【解】首先以正离子为基准,Na+离子占据Y3+位置,该位置带有2个单位负电荷,同时,引入得1个F－离子位于基质晶体中F－离子得位置上。按照位置关系,基质YF3中正负离子格点数之比为1/3,现在只引入了1个F－离子,所以还有2个F－离子位置空着。反应方程式为:可以验证该方程式符合上述3个原则。 再以负离子为基准,假设引入3个F－离子位于基质中得F－离子位置上,与此同时,引入了3个Na+离子。根据基质晶体中得位置关系,只能有1个Na+离子占据Y3+离子位置,其余2个Na+位于晶格间隙,方程式为: 此方程亦满足上述3个原则。当然,也可以写出其她形式得缺陷反应方程式,但上述2个方程所代表得

缺陷就是最可能出现得。 【例3-4】写出CaCl2加入KCl中得缺陷反应方程式。 【解】以正离子为基准,缺陷反应方程式为: 以负离子为基准,则缺陷反应方程式为: 这也就是2个典型得缺陷反应方程式,与后边将要介绍得固溶体类型相对应。 【提示】通过上述2个实例,可以得出2条基本规律: (1)低价正离子占据高价正离子位置时,该位置带有负电荷。为了保持电中性,会产生负离子空位或间隙正离子。 (2)高价正离子占据低价正离子位置时,该位置带有正电荷。为了保持电中性,会产生正离子空位或间隙负离子。 【例3-5】TiO2在还原气氛下失去部分氧,生成非化学计量化合物TiO2-x,写出缺陷反应方程式。 【解】非化学计量缺陷得形成与浓度取决于气氛性质及其分压大小,即在一定气氛性质与压力下到达平衡。该过程得缺陷反应可用 或 方程式表示,晶体中得氧以电中性得氧分子得形式从TiO2中逸出,同时在晶体中产生带正电荷得氧空位与与其符号相反得带负电荷得来保持电中性,方程两边总有效电荷都等于零。可以瞧成就是Ti4+被还原为Ti3+,三价Ti占据了四价Ti得位置,因而带一个单位有效负电荷。而二个Ti3+替代了二个

光电探测技术

第一章： 1，光电检测系统的基本组成及各部分的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比较集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比较小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长（光谱）特性2.发光强度（光功率）3.光源稳定性（强度、波长） 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的

压电薄膜材料的性能与性能特点

压电薄膜材料的性能与性能特点 压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料，它的发展有着十分悠久的历史。自19世纪80年代从CURIE 兄弟在石英晶体上发现了压电效应后，压电材料开始引起人们的广泛注意，随着研究深入，不断涌现出大量的压电材料，如压电功能陶瓷材料、压电薄膜、压电复合材料等。这些材料有着十分广泛的用途，在电、磁、声、光、热、湿、气、力等功能转换器件中发挥着重要的作用。 PVDF压电薄膜 PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜，在1969年，日本人发现了高分子材料聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride polymer) 简称PVDF，具有极强的压电效应。 PVDF薄膜主要有二种晶型即α型和β型，α型晶体不具有压电性，但PVDF膜经滚延拉伸后，原来薄膜中的α型晶体变成β型晶体结构。拉伸极化后的PVDF 薄膜在承受一定方向的外力或变形时，材料的极化面就会产生一定的电荷，即压电效应。 与压电陶瓷和压电晶体相比，压电薄膜主要有以下优点： （1）质量轻，它的密度只有常用的压电陶瓷PZT的四分之一，粘贴在被测物体上对原结构几乎不产生影响，高弹性柔顺性，可以加工成特定形状可以与任意被测表面完全贴合，机械强度高，抗冲击； （2）高电压输出，在同样受力条件下，输出电压比压电陶瓷高10倍； （3）高介电强度，可以耐受强电场的作用（75V/um），此时大部分压电陶瓷已经退极化了； （4）声阻抗低，仅为压电陶瓷PZT的十分之一，与水、人体组织以及粘胶体相接近；（5）频响宽，从10-3Hz到109均能转换机电效应，而且振动模式单纯。 因此在力学中可以测量应力和应变，在振动中可以制作加速度计和振动模态传感器，在声学上可以制作声辐射模态传感器和超声换能器以及用在主动控制中，在机器人研究中可以

光电探测器 入门详细解析

光电探测器 摘要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 一、简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 二、光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光 1

子探测器和热探测器。 ○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。 2

光电探测器

一`光电探测器 第一节 光辐射探测器的主要指标 光信号的探测是光谱测量中的重要一环，在不同的场合和针对不同的目的所采用的探测器也不同，最重要的考虑是探测器的应用波长范围、探测灵敏度以及响应时间。光探测器是将光辐射能转变为另一种便于测量的物理量的器件，它的门类繁多，一般来说可以按照在探测器上所产生的物理效应，分成光热探测器、光电探测器和光压探测器，光压探测器使用得很少。本章将着重介绍光谱学测量中常用的探测器。 光热探测器是探测元件吸收光辐射后引起温度的变化，例如光能被固体晶格振动吸收引起固体的温度升高，因此对光能的测量可以转变为对温度变化的测量。这种探测器的主要特点是：具有较宽的光波长响应范围，但时间响应较慢，测量灵敏度相对也低一些，经常用于光功率或光能量的测量。 光电探测器是将光辐射能转变为电流或电压信号进行测量，是最常使用的光信号探测器。它的主要特点是：探测灵敏度高，时间响应快，可以对光辐射功率的瞬时变化进行测量，但它具有明显的光波长选择特性。光电探测器又分内光电效应器件和外光电效应器件，内光电效应是通过光与探测器靶面固体材料的相互作用，引起材料内电子运动状态的变化，进而引起材料电学性质的变化。例如半导体材料吸收光辐射产生光生载流子，引起半导体的电导率发生变化，这种现象称为光电导效应，所对应的器件称为光导器件；又如半导体PN 结在光辐照下，产生光生电动势，称为光生伏特效应，利用这种效应制成的器件称为光伏效应器件。 外光电效应器件是依据爱因斯坦的光电效应定律，探测器材料吸收辐射光能使材料内的束縛电子克服逸出功成为自由电子发射出来。 P k E h E -=ν ---------------------------------- (2.1-1) 上式中 νh 是入射光子的能量，E p 是探测器材料的功函数，即光电子的逸出功，E k 是光电子离开探测器表面的动能。这种探测器有一个截止频率和截止波长C ν和C λ： h p E c = ν , () ()nm eV E E hC p p C 1240= = λ --------(2.1-2)

光谱用光电探测器介绍_百度文库解析

光谱用光电探测器介绍(卓立汉光 光探测器按照工作原理和结构，通常分为光电探测器和热电探测器，其中光电探测器包括真空光电器件(光电倍增管等和固体光电探测器(光电二极管、光导探测器、CCD 等。 ● 光电倍增管(PHOTOMULTIPLIER TUBES，PMT 光电倍增管(PMT是一种具有极高灵敏度的光探测器件，同时还有快速响应、低噪声、大面积阴极(光敏面等特点。 典型的光电倍增管，在其真空管中，包括光电发射阴极(光阴极和聚焦电极、电子倍增极和电子收集极(阳极的器件。当光照射光阴极，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，通过进一步的二次发射得到倍增放大；放大后的电子被阳极收集作为信号输出(模拟信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，光电倍增管在可以探测到紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器件中具有极高的灵敏度和极低的噪声。 从接受入射光方式上来分，光电倍增管有侧窗型(Side-on和端窗型(Head-on两种结构。 侧窗型的光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，而端窗型光电倍增管是从玻璃壳的顶部接收入射光。通常情况下，侧窗型光电倍增管价格较便宜，并在分光光度计和通常的光度测定方面有广泛的使用。大部分的侧窗型光电倍增管使用了不透明光阴极(反射式光阴极和环形聚焦型电子倍增极结构，这使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。 端窗型(也称作顶窗型光电倍增管在其入射窗的内表面上沉积了半透明光阴极(透过式光阴极，使其具有优于侧窗型的均匀性。端窗型光电倍增管的特点还包括它拥有从更大面积的光敏面(几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极。端窗型光电倍增管中还有针对高能物理实验用的，可以广角度捕集入射光的大尺寸半球形光窗的光电倍增管。

塑料薄膜温室大棚结构特点-塑料薄膜温室大棚分类及性能

塑料薄膜温室大棚结构特点-塑料薄膜温室大棚分类及性能 塑料薄膜温室大棚是一种集各类大棚优势于一身的复合型大棚。塑料薄膜温室大棚外表覆盖塑料薄膜，不仅能充分的吸收阳光，更能起到很好的保温作用，使温室大棚内的作物有适宜的的温度能更好的生长。塑料薄膜温室大棚外表的塑料薄膜还具有保护作用。现在小编手上有塑料薄膜温室大棚的结构特点与分类及其性能的资料，接下来就和大家分享一下。 塑料薄膜温室大棚-简介 薄膜温室大棚的塑料薄膜由于价格低廉、使用方便，能较好地改善农作物生长发育条件、提高产量、改善品质，因而在国内外温室覆盖上得以迅速发展。 在目前，用于薄膜温室大棚的薄膜产品主要有PVC薄膜、PE薄膜和EVA薄膜。这三种是薄膜温室大棚中常用的覆盖材料。 我国农用薄膜温室大棚中塑料薄膜的总产量中，以PE薄膜占主导地位。PVC薄膜由于生产幅宽的限制和静电污染等缺点，其在薄膜温室大棚中的应用受到较大的局限。 塑料薄膜温室大棚-结构特点 ﹙1﹚结构简单由于覆盖材料的特点，塑料温室的承重结构、固膜系统、安装要求等相对简单。其承载结构采用热浸镀锌轻钢或普通钢结构，一般采用无檩体系的承重系统，纵向杆件作为系杆和连系梁使用，这样就大大简化了结构，减少了用钢量。当温室采用覆盖材料与屋面非机械性连接时，屋面仅承受重力荷载和正风压，而将风压传递至天沟和立柱也就大大优化了温室结构的受力。

﹙2﹚结构形式灵活多样由于塑料温室结构特点，加之在大型塑料温室的发展过程中，受地域、客户需求等因素影响较多，世界各国均以自己的标准为基础进行塑料温室的生产和推广。因此形成了大量不同形式、不同规格的塑料温室产品，如不同跨度、高度和屋面形状的圆拱形顶温室、双圆拱尖屋面温室、锯齿形温室、小圆拱多屋面温室等。正因为如此，迄今为止，很难对塑料温室的单体尺寸进行中总结和描述。 塑料薄膜温室大棚-分类及性能 ﹙1﹚锯齿形温室锯齿形温室根据屋面的造型，可分为3种型式，由于通风面积大，锯齿形温室的自然通风效果一般要比拱圆顶温室好，据测定，这种温室在外遮阳配合下，其自然通风效果基本能达到室内外温差 1~3℃。但这种温室天窗的密封效果往往较差，在我国夏季气温较高、冬季温度不很低的南方地区推广具有较好的经济效益，但在夏季燥热、冬季寒冷的地区不太适宜。﹙2﹚双层充气温室双层充气温室与传统的塑料薄膜温室除覆盖材料为双层充气膜外，其他几乎没有多大区别。由于采用了双层充气膜覆盖，温室的保温性能提高了30％以上，但同时温室的透光率也下降了10％左右。在我国光照充足而冬季气温较低的北方地区使用有较好的经济效益，但到长江以南使用，由于冬季光照不足，而气温又较高，双层充气的节能效果难以弥补由于透光不足而带来的损失，所以，一般不宜采用。 ﹙3﹚双层结构温室双层结构温室的目的也是为了取得双层充气温室的节能效果，但在结构处理上采

材料科学基础第三章答案

习题：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章 3-2 略。 3-2试述位错的基本类型及其特点。 解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。 3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？ 解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。 3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？ 解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。 2.<15%连续。 3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（ 3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。 影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 3-6说明下列符号的含义：V Na，V Na'，V Cl˙，（V Na'V Cl˙），Ca K˙，Ca Ca，Ca i˙˙解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心；Ca2+占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7写出下列缺陷反应式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。

光电探测器及应用

要正确选择光电探测器，首先要对探测器的原理和参数有所了解。 1.光电探测器 光电二极管和普通二极管一样，也是由PN结构成的半导体，也具有单方向导电性，但是在电路中它不作为整流元件，而是把光信号转变为电信号的光电传感器件。 普通二极管在反向电压工作时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相较大，以便接收入射光。光电二极管在反向电压工作下的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增加到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换为电信号，称为光电传感器件。 2.红外探测器 光电探测器的应用大多集中在红外波段，关于选择红外波段的原因在这里就不再冗余了，需要特别指出的是60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外线根据波长可以分为近红外，中红外和远红外。近红外指波长为0.75—3微米的光波，中红是指3—20微米的光波，远红外是指20—1000微米的波段。但是由于大气对红外线的吸收，只留下三个重要的窗口区，即1—3,3—5和8—14可以让红外辐射通过。因为有这三个窗口，所以可以被应用到很多方面，比如红外夜视，热红外成像等方面。 红外探测器的分类： 按照工作原理可以分为：红外红外探测器，微波红外探测器，玻璃破碎红外测器，振动红外探测器，激光红外探测器，超声波红外探测器，磁控开关红外探测器，开关红外探测器，视频运动检测报警器，声音探测器等。 按照工作方式可以分为：主动式红外探测器和被动式红外探测器。 被动红外探测器是感应人体自身或外界发出的红外线的。主动式红外探测器一般为对射，红外栅栏等，是探测器本身发射红外线。 按照探测范围可以分为：点控红外探测器，线控红外探测器，面控红外探测器，空间防范红外探测器。 点源是探测元是一个点。用于测试温度，气体分析和光谱分析等 线阵是几个点排成一条线。用于光谱分析等 面阵是把很多个点源放在仪器上形成一个面。主要用于成像。 四象限是把一个点源分成四个象限。用于定位和跟踪。

电阻选型：厚膜、薄膜电阻特性优缺点比较

电阻选型：厚膜、薄膜电阻特性优缺点比较 薄膜电阻由陶瓷基片上厚度为 50 ?至 250 ?的金属沉积层组成（采用真空或溅射工艺）。薄膜电阻单位面积阻值高于线绕电阻或 Bulk Metal?金属箔电阻，而且更为便宜。在需要高阻值而精度要求为中等水平时，薄膜电阻更为经济并节省空间。 它们具有最佳温度敏感沉积层厚度，但最佳薄膜厚度产生的电阻值严重限制了可能的电阻值范围。因此，采用各种沉积层厚度可以实现不同的电阻值范围。薄膜电阻的稳定性受温度上升的影响。薄膜电阻稳定性的老化过程因实现不同电阻值所需的薄膜厚度而不同，因此在整个电阻范围内是可变的。这种化学/机械老化还包括电阻合金的高温氧化。此外，改变最佳薄膜厚度还会严重影响 TCR。由于较薄的沉积层更容易氧化，因此高阻值薄膜电阻退化率非常高。

由于金属量少，薄膜电阻在潮湿的条件下极易自蚀。浸入封装过程中，水蒸汽会带入杂质，产生的化学腐蚀会在低压直流应用几小时内造成薄膜电阻开路。改变最佳薄膜厚度会严重影响 TCR。由于较薄的沉积层更容易氧化，因此高阻值薄膜电阻退化率非常高。 如前所述，受尺寸、体积和重量的影响，线绕电阻不可能采用晶片型。尽管精度低于线绕电阻，但由于具有更高的电阻密度（高阻值/小尺寸）且成本更低，厚膜电阻得到广泛使用。与薄膜电阻和金属箔电阻一样，厚膜电阻频响速度快，但在目前使用的电阻技术中，其噪声最高。虽然精度低于其他技术，但我们之所以在此讨论厚膜电阻技术，是由于其广泛应用于几乎每一种电路，包括高精密电路中精度要求不高的部分。 厚膜电阻依靠玻璃基体中粒子间的接触形成电阻。这些触点构成完整电阻，但工作中的热应变会中断接触。由于大部分情况下并联，厚膜电阻不会开路，但阻值会随着时间和温度持续增加。因此，与其他电阻技术相比，厚膜电阻稳定性差（时间、温度和功率）。 由于结构中成串的电荷运动，粒状结构还会使厚膜电阻产生很高的噪声。给定尺寸下，电阻值越高，金属成份越少，噪声越高，稳定性越差。厚膜电阻结构中的玻璃成分在电阻加工过程中形成玻璃相保护层，因此厚膜电阻的抗湿性高于薄膜电阻。 金属箔电阻 将具有已知和可控特性的特种金属箔片敷在特殊陶瓷基片上，形成热机平衡力对于电阻成型是十分重要的。然后，采用超精密工艺光刻电阻电路。这种工艺将低、长期稳定性、无感抗、无感应、低电容、快速热稳定性和低噪声等重要特性结合在一种电阻技术中。

光电探测器(光电二极管)

光电探测器(光电二极管) 本文介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管的分类及原理，本文着重介绍了pn 光电二极管，及其结构原理。 1引言 自年第一台红宝石激光器问世以来,古老的光学发生了革命性的变化与此同时,电子学也突飞猛进地向前发展.光学和电子学紧密联合形成了光电子学这一崭新的学科.由此发展起来的光电子高新技术, 已深入到人们生活的各个领域, 从光纤通信, 镭射唱盘到海湾战争中的现代化武器, 都和光电子技术密切相关.而光电探测器则是光电子系统中不可缺少的重要器件.可以毫不夸大地说, 没有光电探测器件, 就没有今天的光电子学系统 2工作原理 光电探测器的机理是光电效应原理，光电效应有三种：光电导效应，光生伏特效应，光电子发射效应。 光电导效应：在光照下，半导体吸收光子能量后，载流子的浓度增大，使材料的电导率增大，电阻率减小。 光生伏特效应：在光照下，p-n 结的两端产生电势差，当材料短接时能得到短路电流。 光电子发射效应：金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大，可以使电子从材料表面逸出，成为真空中的自由电子。 利用这三种效应制作的光电探测器称为光子探测器。 除光子探测器外，光电探测器还有热探测器，其机理是材料因吸收光辐射能量使其自身温度升高，从而改变它的电学性能。 光电探测器的分类： 2.1．pn 光电二极管 2.1.1、空间电荷区 考虑两块半导体晶体，n 型和p 型。 n 型：电子很多而空穴很少；p 型: 空穴很多而电子很少。 单独的n 型和p 型半导体是电中性的。 光电二极管 pin 光电二极管 雪崩光电二极管 光电三极管 光电池 光敏电阻 光电倍增管 热释电探测器 热敏电阻 热电偶 气动管

光电探测器综述(PD)

光电探测器综述 摘要：近年来，围绕着光电系统开展了各种关键技术研究，以实现具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的光电探测器（Photodetector）及光电 集成电路（OEIC）已成为新的重大挑战。尤其是具有高响应速度，高 量子效率和低暗电流的高性能光电探测器，不仅是光通信技术发展的需 要，也是实现硅基光电集成的需要，具有很高的研究价值。本文综述了 近十年来光电探测器在不同特性方向的研究进展及未来几年的发展方 向，对其的结构、相关工艺和制造的研究具有很重要的现实意义。 关键词：光电探测器，Si ,CMOS Abstrac t: In recent years, around the photoelectric system to carry out the study of all kinds of key technologies, in order to realize high integration, high performance, low power consumption and low cost of photoelectric detector (Photodetector) and optoelectronic integrated circuit (OEIC) has become a major new challenge. Especially high response speed ，high quantum efficiency, and low dark current high-performance photodetector, is not only the needs for development of optical communication technology, but also realize the needs for silicon-based optoelectronic integrated,has the very high research value.This paper reviews the development of different characteristics and results of photodetector for the past decade, and

薄膜的缺陷

薄膜的组织结构是指它的结晶形态．分为四种类型；非晶态结构、多品结构、纤维结构和单晶结构。 (1)非晶态结构。 从原子排列情况来看它是一种近程有序结沟，只有少数原子排列是有秩序的，显示不出任何晶体的性质，这种结构称为非晶结构或玻璃态结构。形成非晶薄膜的工艺条件是降低吸附原子的表面扩散速率。可以通过降低基体温度、引入反应气体和掺杂的方法实现上述条件。 (2)多晶结构。 多晶结构薄膜是由若干尺寸大小不等的晶粒所组成。在薄膜形成过程中生成的小岛就具有晶体的特征(原子有规则的排列)。由众多小岛聚结形成的薄膜就是多晶薄膜。用真空蒸发法或阴极溅射法制成的薄膜，都是通过岛状结构生长起来的，所以必然产生许多晶粒间界，形成多晶结构。 (3)纤维结构。 纤维结构薄膜是晶粒具有择优取向的薄膜，根据取向方向、数量的不同分为单重纤维结构和双重纤维结构。前者是各晶粒只在一个力向上择优取向，后者则在两个方向上有择优取向。有时前者称为一维取向薄膜，后者称为二维取向薄膜。 沿C轴择优取向AlN膜的结构 在玻璃基体上的的A1N压电薄膜是纤维结构薄膜的典型代表。 生长在薄膜中晶粒的择优取向可发生在薄膜生长的各个阶段：初始成核阶段、小岛聚结阶段和最后阶段。若吸附原子在基体表面上有较高的扩散速率，晶粒的择优取向可发今年薄膜形成的初期阶段。在起始层中原了排列取决于基体表面、基体温度、晶体结构、原子半径和薄膜材料的熔点。如果吸附原于的表面扩散速率较小，初始膜层不会产生择优取向，当膜层层较厚时则形成强烈的对着蒸发源方向的取向。晶粒向蒸发源的倾斜程度依赖于基体温度、气相原于入射角度和沉积速率等。 (4)单晶结构。 单晶结构薄膜通常是用外延工艺制造的。外延生长的第一个基本条件是吸附原子必须有较高的表面扩散速率．所以基体温度和沉积速率就相当重要。在一定的蒸发速率条件下，大多数基体和薄膜之间都存在着发生外延生长的最低温度，即外延生长温度。第二个基本条件是基体与薄膜材料的结晶相溶性。第三个条件要求基体表面清洁、光滑和化学稳定性好。满足以上三个基本条件，才能制备结构完整的单晶薄膜。 薄膜的晶体结构 薄膜的晶体结构是指薄膜中各晶粒的晶型状况。晶体的主要特征是其中原了有规则的排列。