本文關(guān)鍵詞：激光退火對氧化鋅薄膜壓敏電阻性能影響的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：ZnO系壓敏陶瓷廣泛應(yīng)用于高壓領(lǐng)域的避雷器和低壓領(lǐng)域的電路保護(hù)中,涵蓋了各行各業(yè)的電力電子設(shè)備。近年來,電子技術(shù)迅猛發(fā)展,電子元件集成度提高,電子設(shè)備對電壓的變化越來越敏感,因?yàn)殪o電、浪涌等因素,設(shè)備受到破壞或發(fā)生誤操作的概率也大大提高,起到穩(wěn)壓和過壓保護(hù)作用的壓敏元件有著廣泛應(yīng)用前景,其可靠性和制備工藝也有著更高要求。本文采用自制靶材,通過磁控濺射法制備ZnO薄膜壓敏電阻,并分別采用傳統(tǒng)退火和激光退火對其進(jìn)行后續(xù)處理,總結(jié)以上實(shí)驗(yàn)研究,得出了一些有意義的成果。1、在成型壓力為40MPa,燒結(jié)溫度為950℃時,制備的ZnO基陶瓷靶材致密度最高,斷面氣孔較少,晶粒尺寸約為4-6μm,靶材中主要包括ZnO主晶相、Bi2O3相和Zn2.33Sb0.67O4尖晶石相。2、選用Ti作為電極材料,能夠保證電極在后續(xù)的退火和激光退火處理中性能穩(wěn)定。當(dāng)濺射功率為300w時薄膜表面粗糙度達(dá)到最小值18.4nm,表面較為平整,得到的薄膜為非晶態(tài),隨著磁控濺射功率增大,薄膜出現(xiàn)了一定的晶化效果,且越來越明顯。3、退火可以使非晶薄膜結(jié)晶,當(dāng)退火溫度達(dá)到850℃以上,薄膜晶粒飽滿、均勻、致密,退火效果較好。氧化鉍的熔點(diǎn)為825℃,在這附近,Bi2O3可以熔化,在ZnO晶界處形成富集相,而溫度過高時,Bi元素?fù)]發(fā)較嚴(yán)重,造成薄膜電學(xué)性能下降。退火溫度為850℃時薄膜電學(xué)性能最好,此時樣品的壓敏電壓為4.63V,非線性系數(shù)為13.89。4、采用能量密度和掃描速度適中的激光對ZnO薄膜進(jìn)行輻照處理能夠獲得較好的退火效果,激光作用區(qū)域內(nèi)的薄膜晶粒通過再結(jié)晶過程長大,激光輻照后薄膜中Bi元素含量沒有明顯變化,解決了爐內(nèi)退火過程中Bi元素在溫度過高時揮發(fā)嚴(yán)重的問題。激光退火的最佳工藝參數(shù)為掃描速度10mm/s,能量密度0.89J/cm2,此時薄膜C軸取向最好,樣品的壓敏電壓為3.53V,非線性系數(shù)為18.93。
【關(guān)鍵詞】：ZnO薄膜壓敏電阻 射頻磁控濺射 激光退火 壓敏電壓 非線性系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 前言10
• 1.2 ZnO壓敏電阻概述10-16
• 1.2.1 ZnO壓敏電阻的物理、化學(xué)性質(zhì)10-12
• 1.2.2 ZnO壓敏電阻的電學(xué)性能12-14
• 1.2.3 ZnO壓敏電阻的低壓化途徑14-15
• 1.2.4 薄膜壓敏電阻的制備15-16
• 1.3 激光與薄膜的相互作用16-17
• 1.4 本課題的研究目的和主要內(nèi)容17-19
• 1.4.1 研究目的17-18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18-19
• 第二章 ZnO基陶瓷靶材的制備19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料19-20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備20
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法20-23
• 2.3 結(jié)果與討論23-28
• 2.3.1 成型壓力對靶材的影響23-25
• 2.3.2 燒結(jié)溫度對靶材的影響25-26
• 2.3.3 靶材的微觀形貌分析26
• 2.3.4 靶材的結(jié)構(gòu)分析26-28
• 3.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 ZnO薄膜壓敏電阻的制備29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分29-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料29-30
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備30
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法30-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-37
• 3.3.1 濺射功率對薄膜沉積速率的影響33-34
• 3.3.2 濺射功率對薄膜表面形貌的影響34-36
• 3.3.3 濺射功率對薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 ZnO薄膜壓敏電阻的退火處理38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備38-39
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法39
• 4.3 結(jié)果與討論39-48
• 4.3.1 退火溫度對薄膜形貌的影響39-41
• 4.3.2 退火溫度對薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響41-45
• 4.3.3 退火溫度對薄膜成分的影響45-46
• 4.3.4 退火處理時薄膜的生長機(jī)理46-47
• 4.3.5 退火溫度對薄膜電學(xué)性能的影響47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 ZnO薄膜壓敏電阻的激光退火處理50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分50-53
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料50-51
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備51
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)方法51-53
• 5.3 結(jié)果與討論53-60
• 5.3.1 激光退火對薄膜形貌的影響53-56
• 5.3.2 激光退火對薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響56-57
• 5.3.3 激光退火對薄膜成分的影響57
• 5.3.4 激光退火對薄膜電學(xué)性能影響57-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 第六章 總結(jié)和展望62-64
• 6.1 工作總結(jié)62-63
• 6.2 工作展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-71
• 致謝71-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文72

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本文編號：257502