微电子材料制备论文
(物理化学专业论文)低维(VIa族化合物)半导体纳米材料的制备及表征

⑧浙江大学博十学位论文第一章绪论纳米是一种长度度量单位,即米的十亿分之一。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1一100m)或者由它们作为基本单元构成的材料。
广义地说,纳米材料是泛指含有纳米微粒或纳米结构的材料。
1.1.1纳米材料的诞生及其发展早在】8世纪60年代,随着胶体化学的建立,科学家们就开始了对纳米微粒体系(胶体)的研究。
到20世纪50年代末,著名物理学家,诺贝尔奖获得者理查德·费曼首先提出了纳米技术基本概念的设想。
他在1959年12月美国加州理工学院的美国物理年会上做了一个富有远畿鬈0意黑2=:盏:篙翼盎:见性的报告,并做出了美妙的设想:如果有一天可以按人的意志安排一个个原子,那将会产生怎样的奇迹?理查德·费曼先生被称为“纳米科技的预言人”。
随后,1977年美国麻省理工学院的学者认为上述设想可以从模拟活细胞中生物分子的研究开始,并定义为纳米技术(nanotcchnology)。
1982年Binining和Rohrer研制成功了扫描隧道显微镜(s1M),从而为在纳米尺度上对表面进行改性和排布原子提供了观察工具。
1990年美国IBM公司两位科学家在绝对温度4K的超真空环境中用sTM将Ni(110)表面吸附的xe原子在针尖电场作用下逐一搬迁,⑧浙江大学博士学位论文电子既具有粒子性又具有波动性,因此存在隧道效应。
近年来,人们发现一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应,称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础,或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限,当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。
例如,在制造半导体集成电路时,当电路的尺寸接近电子波长时,电子就通过隧道效应而溢出器件,使器件无法正常工作,经典电路的极限尺寸大概在O.25um。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
纳米小论文ZnO纳米半导体材料制备

ZnO纳米半导体材料制备ZnO纳米半导体材料制备摘要:纳米微粒的粒径一般在 1~100nm,具有粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大等特点,其组成的材料具有量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应,不同寻常的电学、磁学、光学和化学活性等特性,已在化工、制药、微电子、环境、能源、材料、军事、医学等领域展示了广泛的应用前景。
文章阐述了一些制备ZnO纳米半导体材料的常用技术,如模板制备法、物理气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、金属有机化合物气相沉积等。
关键词:ZnO 制备纳米材料方法ZnO是一种新型的宽禁带半导体氧化物材料,室温下能带宽度为3.37eV,略低于GaN的3.39eV,其激子束缚能(60meV)远大于GaN(25meV)的激子束缚能。
由于纳米ZnO在紫外波段有较强的激子跃迁发光特性,所以在短波长光子学器件领域有较广的应用前景。
此外,ZnO纳米半导体材料还可沉积在除Si以外的多种衬底上,如玻璃、Al2O3、GaAs等,并在0.4-2μm的波长范围内透明,对器件相关电路的单片集成有很大帮助,在光电集成器件中具有很大的潜力。
本文阐述了近年来ZnO纳米半导体材料的制备技术。
ZnO是一种应用较广的半导体材料,在很多光学器件和电学器件中有很广泛的应用,由此也产生了多种纳米半导体器件的制备方法,主要有以下几种:1模板制备法模板制备法是一种用化学方法进行纳米材料制备的方法,被广泛地用来合成各种各样的纳米棒、纳米线、纳米管等。
此种方法使分散的纳米粒子在已做好的纳米模板中成核和生长,因此,纳米模板的尺寸和形状决定了纳米产物的外部特征。
科学家们已经利用孔径为40nm 和20nm左右的多孔氧化铝模板得到了高度有序的ZnO纳米线。
郑华均等人用电化学阳极氧化-化学溶蚀技术制备出了一种新型铝基纳米点阵模板,此模板由无数纳米凹点和凸点构成,并在此模板上沉积出ZnO纳米薄膜。
【精品硕士论文】电子封装材料钼铜合金胡制备工艺及性能

摘要本课题着眼于制备生产成本低廉、操作工艺简单、容易实现规模化生产、性能优良的高致密度电子封装用钼铜复合材料。
在遵循以上原则的情况下,探讨了成型压力、烧结温度、机械合金化、活化法、铜含量对钼铜复合材料密度、热导率、电导率、热膨胀系数、宏观硬度的影响。
利用扫描电镜、X-衍射仪、能谱仪、透射电子显微镜对钼铜复合粉末和烧结后的钼铜合金进行了组织和结构分析。
实验结果表明:(1)经混合后的钼铜粉由单个颗粒堆积在一起,颗粒没有发生明显变形,粒度比较均匀。
机械合金化后的钼铜粉末完全变形,颗粒有明显的层片状,小颗粒明显增多并黏附在大颗粒上面,有部分小颗粒到达纳米级。
混合法和机械合金化法处理的钼铜粉比较均匀。
机械合金化后的钼铜粉末的衍射峰变宽和布拉格衍射峰强度下降。
Mo-30Cu 复合粉通过机械合金化后在不同温度下烧结的钼铜合金致密度较高,相对密度最高达到97.7%,其热膨胀系数和热导率的实测值分别为8.1×10-6/K和145 W/m·K左右;(2)晶粒之间相互连接的为Mo相,另一相为粘结相Cu相,两相分布较均匀。
钼、铜相之间有明显的相界,有成卵形的单个钼晶粒和相互串联在一起的多个钼晶粒结合体,钼铜两相中均存在大量的高密度位错。
随着液相烧结温度的升高,钼晶粒明显长大;随着压制粉末成型压力的增大,液相烧结后钼晶粒长大;(3)随着粉末压制成型压力的增大,压制Mo-30Cu复合粉末的生坯密度增大,在1250℃烧结后,钼铜合金的密度、硬度、电导率、热膨胀系数和热导率变化都不大;(4)Mo-30Cu粉末中添加0.6%的Co时,在1250℃烧结1h后获得相对密度达到最高值97.7%。
随着钴含量的增大,合金电导率下降,硬度升高。
钼铜合金中加入钴时会形成金属间化合物Co7Mo6;(5)随着铜含量的增加,烧结体相对密度增大,铜含量在30%左右烧结体致密度达到最大值97.51%。
随着铜含量的增加,电导率、热导率和热膨胀系数增大,硬度下降;(6)随着孔隙度的增大,钼铜合金的导电导热性能急剧下降。
微电子毕业论文

微电子毕业论文微电子毕业论文近年来,随着科技的飞速发展和社会的进步,微电子技术逐渐成为了现代科技领域中的重要组成部分。
微电子技术的应用范围广泛,涵盖了电子设备、通信技术、医疗器械等多个领域。
作为一名微电子专业的毕业生,我在我的毕业论文中选择了探讨微电子技术的应用和发展趋势。
在我的论文中,我首先介绍了微电子技术的基本概念和原理。
微电子技术是一门研究微型电子元件和微型电子系统的学科,它主要涉及到集成电路、半导体材料、微电子器件等方面的研究。
通过对微电子技术的深入了解,我发现它在现代社会中的重要性不言而喻。
接着,我详细讨论了微电子技术在电子设备中的应用。
电子设备是现代社会中不可或缺的一部分,无论是智能手机、电脑还是家用电器,都离不开微电子技术的支持。
通过微电子技术,我们可以实现电子设备的小型化、高效化和智能化。
例如,通过微电子技术,我们可以将大型计算机缩小到手掌大小的智能手机中,实现了信息的随时随地获取和交流。
除了电子设备,微电子技术还在通信技术领域发挥着重要作用。
随着互联网的普及和信息时代的到来,通信技术的发展变得越来越重要。
微电子技术的应用使得通信设备的性能得到了大幅提升,无论是移动通信还是卫星通信,都离不开微电子技术的支持。
通过微电子技术,我们可以实现更快速、更稳定的通信,为人们的生活和工作带来了巨大的便利。
此外,我还探讨了微电子技术在医疗器械中的应用。
医疗器械是保障人们身体健康的重要工具,而微电子技术的应用为医疗器械的发展提供了新的可能。
通过微电子技术,我们可以实现医疗器械的精确控制和监测,提高治疗效果和患者的生活质量。
例如,微电子技术的应用使得心脏起搏器可以根据患者的实际情况进行自动调节,提高了治疗效果和患者的生活质量。
在论文的最后,我对微电子技术的未来发展进行了展望。
随着科技的不断进步和社会的不断发展,微电子技术将会迎来更加广阔的应用前景。
例如,人工智能、物联网等新兴技术的发展将会进一步推动微电子技术的应用和创新。
微电子论文

微电子学与医学的结合造福社会刘畅自动化专业093班学号:090919摘要: 微电子技术是现代电子信息技术的直接基础。
现代微电子技术就是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。
微电子技术的发展大大方便了人们的生活。
它主要应用于生活中的各类电子产品,微电子技术的发展对电子产品的消费市场也产生了深远的影响。
微电子技术过去在医学中的主要是应用于各类医疗器械的集成电路,在未来主要是生物芯片。
生物芯片技术在医学、生命科学、药业、农业、环境科学等凡与生命活动有关的领域中均具有重大的应用前景。
一、引言:我所了解的微电子技术1.定义微电子技术,顾名思义就是微型的电子电路。
它是随着集成电路,尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。
微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的,其核心是集成电路,即通过一定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互联,采用微细加工工艺,集成在一块半导体单晶片上,并封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能。
与传统电子技术相比,其主要特征是器件和电路的微小型化。
它把电路系统设计和制造工艺精密结合起来,适合进行大规模的批量生产,因而成本低,可靠性高。
它的特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快,微电子技术对信息时代具有巨大的影响。
它包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是微电子学中的各项工艺技术的总和。
2.发展历史:微电子技术是十九世纪末,二十世纪初开始发展起来的新兴技术,它在二十世纪迅速发展,成为近代科技的一门重要学科。
它的发展史其实就是集成电路的发展史。
1904 年,英国科学家弗莱明发明了第一个电子管——二极管,不就美国科学家发明了三极管。
电子管的发明,使得电子技术高速发展起来。
它被广泛应用于各个领域。
1947 年贝尔实验室制成了世界上第一个晶体管。
微电子技术论文范文3篇

微电⼦技术论⽂范⽂3篇微电⼦技术发展历史论⽂摘要本⽂展望了21世纪微电⼦技术的发展趋势。
认为:21世纪初的微电⼦技术仍将以硅基CMOS电路为主流⼯艺,但将突破⽬前所谓的物理“限制”,继续快速发展;集成电路将逐步发展成为集成系统;微电⼦技术将与其它技术结合形成⼀系列新的增长点,例如微机电系统(MEMS)、DNA芯⽚等。
具体地讲,SOC设计技术、超微细光刻技术、虚拟⼯⼚技术、铜互连及低K互连绝缘介质、⾼K栅绝缘介质和栅⼯程技术、SOI技术等将在近⼏年内得到快速发展。
21世纪将是我国微电⼦产业的黄⾦时代。
关键词微电⼦技术集成系统微机电系统DNA芯⽚1引⾔综观⼈类社会发展的⽂明史,⼀切⽣产⽅式和⽣活⽅式的重⼤变⾰都是由于新的科学发现和新技术的产⽣⽽引发的,科学技术作为⾰命的⼒量,推动着⼈类社会向前发展。
从50多年前晶体管的发明到⽬前微电⼦技术成为整个信息社会的基础和核⼼的发展历史充分证明了“科学技术是第⼀⽣产⼒”。
信息是客观事物状态和运动特征的⼀种普遍形式,与材料和能源⼀起是⼈类社会的重要资源,但对它的利⽤却仅仅是开始。
当前⾯临的信息⾰命以数字化和⽹络化作为特征。
数字化⼤⼤改善了⼈们对信息的利⽤,更好地满⾜了⼈们对信息的需求;⽽⽹络化则使⼈们更为⽅便地交换信息,使整个地球成为⼀个“地球村”。
以数字化和⽹络化为特征的信息技术同⼀般技术不同,它具有极强的渗透性和基础性,它可以渗透和改造各种产业和⾏业,改变着⼈类的⽣产和⽣活⽅式,改变着经济形态和社会、政治、⽂化等各个领域。
⽽它的基础之⼀就是微电⼦技术。
可以毫不夸张地说,没有微电⼦技术的进步,就不可能有今天信息技术的蓬勃发展,微电⼦已经成为整个信息社会发展的基⽯。
50多年来微电⼦技术的发展历史,实际上就是不断创新的过程,这⾥指的创新包括原始创新、技术创新和应⽤创新等。
晶体管的发明并不是⼀个孤⽴的精⼼设计的实验,⽽是⼀系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重⼤突破后的必然结果。
微电子器件集成工艺及制备技术研究

微电子器件集成工艺及制备技术研究微电子器件是指集成电路等电子器件中长度达到微米级别的元器件,是现代电子科技中的重要组成部分。
微电子器件集成工艺和制备技术是微电子技术的核心,它的发展对电子信息产业的发展和社会的经济发展具有重要的意义。
微电子器件的制备和集成是一个不断完善的过程,需要综合运用各种化学、物理、工艺等技术手段。
与传统化工过程不同的是,微电子器件制备过程往往需要高度纯净的环境和极小的误差,以保证制造出的器件具有良好的性能和可靠性。
因此,微电子器件集成工艺和制备技术的研究是一个既复杂又具有挑战性的领域。
首先,微电子器件制备需要高纯度的材料。
材料的高纯度和合适的物理特性是实现微电子器件高质量和高效率的关键。
材料的纯度和晶体质量直接影响到器件的特性和性能。
目前,常用的材料有硅、氮化硅、氮化铝、磷化镓等。
这些材料的制备需要高度纯净的化学和物理工艺,例如气相沉积、热蒸发、离子注入、物理气相沉积等。
其次,微电子器件制备需要微细加工技术。
微细加工技术是微电子器件制备中最为重要的环节,它涉及到微米级别的细节和误差。
微电子器件的制备往往需要在纳米级别下进行处理,以达到所需的精度和稳定性。
微细加工技术包括光刻、蚀刻、金属薄膜氧化、电镀、电子束曝光等,这些技术的追求不仅仅是在微米级别下的加工,还需具备完善的仪器设备和操作技巧。
微电子器件集成工艺和制备技术的研究不仅仅是在材料、加工的技术层面上,还需要对器件的设计和测试进行深入研究。
器件的设计需要考虑到微小尺度下的影响,以确保器件具有良好的性能和可靠性。
同时,器件测试技术的发展也是微电子器件集成工艺和制备技术研究的一个重要方向。
测试技术的发展可以提高器件的质量和效率,对于推动微电子技术的发展具有重要的意义。
近年来,随着人工智能、大数据等新技术的不断发展,微电子器件的需求量也在不断增加。
在这个背景下,微电子器件集成工艺和制备技术的研究具有重要的意义。
当下对于微电子器件集成工艺和制备技术的研究,包括了多方面的探索和尝试,例如采用新型材料、新型制备工艺以及集成的测试手段等。
微电子器件材料与制备技术研究

微电子器件材料与制备技术研究一、引言近年来,微电子技术的快速发展对现代社会的各个领域产生了深远影响。
微电子器件作为电子信息产业的核心,对于实现数字化、智能化和网络化的目标至关重要。
而微电子器件的材料和制备技术的研究则是实现微电子器件制造的关键。
本文将介绍微电子器件材料与制备技术的研究现状和发展趋势。
二、微电子器件的材料需求1. 主要材料类型微电子器件的主要材料包括:1)半导体材料:如硅、锗、砷化镓等。
半导体材料的选择对器件的基本性能有着直接的影响。
2)绝缘体材料:如二氧化硅、氮化硅等。
绝缘体材料用于制造器件的绝缘层。
3)金属材料:如铝、铜、金等。
金属材料用于制造导线等微电子器件中的连接和电极部分。
4)有机材料:如聚合物、有机小分子材料等。
有机材料在柔性电子领域有广泛应用。
2. 材料要求微电子器件的材料需要满足以下要求:1)电学性能:具有良好的导电、绝缘或半导体性能,以确保器件在工作过程中能够正常传递和控制电信号。
2)热学性能:具有较低的热阻,以保持器件的稳定工作温度。
3)机械性能:具有良好的机械强度和耐磨性,以确保器件的稳定性和可靠性。
4)光学性能:如透明性和发光性能,以满足一些光电子器件的需求。
三、微电子器件制备技术研究1. 光刻技术光刻技术是一种用来制造微电子器件图形的关键技术。
通过将掩膜图案转移到光敏剂上,并进行光照、显影等步骤,最终得到所需的图形。
目前,光刻技术已经发展到纳米级别,实现了更高的分辨率和更小的器件尺寸。
2. 汇流排制备技术汇流排是微处理器中非常重要的部分,用于将不同功能模块之间的电信号传递。
汇流排的制备技术主要包括镀膜、蚀刻、沉积等工艺,以形成导线层和绝缘层,确保信号传输的可靠性。
3. 3D集成技术随着技术的进步,二维集成已经不能满足需求,逐渐向三维集成发展。
三维集成技术通过将不同功能模块堆叠起来,提高集成度和性能,并实现器件尺寸的缩小。
4. 柔性电子技术柔性电子技术是一种通过使用具有良好柔韧性的材料制造电子器件的技术。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
《微电子材料制备》课程论文题目:ZnO薄膜材料制备技术及应用专业班级:通信103班学生姓名:X X X成绩:2012年12 月15 日近几年,ZnO作为宽禁带半导体受到人们越来越多的重视。
和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比,ZnO具有很多优点。
本文综述了ZnO薄膜的制备的主要方法及其优缺点。
并深入探讨了ZnO薄膜材料的应用及其发展前景。
关键词:ZnO薄膜;应用;微电子;In recent years, ZnO as wide bandgap semiconductor gets more and more attention. And the most successful wide bandgap semiconductor material than GaN, ZnO has many advantages. This paper reviews the preparation of ZnO thin film of the main methods and their advantages and disadvantages. And probes into the ZnO thin film materials application and development prospect.Keywords: ZnO film; Applications; Microelectronics;第1章绪论1.1 课题背景近几年.由于短波长激光二极管LD激光器的前景,人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。
目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。
蓝色发光器件的研制成功,使得全色显示成为可能,而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。
本文系统综述了Zn0薄膜的制备的主要方法及其优缺点。
并探讨Zn0薄膜材料的应用前景。
陶瓷、光学玻璃、单晶硅或其他人工晶体等无机非金属材料表面经常需要导电互连或其他表面功能化加工,如陶瓷基印制电路板、多层芯片封装、微电子和微机械器件等。
这些材料,特别是先进无机材料表面的金属化已成为特别重要的工艺技术。
从冶金学观点看,这些材料与其表面金属覆盖层之间的交互作用之中,延晶、扩散和键合的作用十分微弱。
因而,形貌的影响显得比较突出。
为了尽可能地提高基体与镀层之间的结合力,这些材料在镀前必须进行刻蚀处理,适当地增大工件表面的粗糙度和接触面积,以便获得理想的表面形貌和润湿性能。
同样,在赋予基体表面催化活性的工艺流程,如表面调整、催化和解胶等工序操作时必须小心谨慎。
尽管如此,结合力仍然不高。
早期曾采用过物理方法沉积金属使非金属工件表面具有导电性能,然后电镀增厚作为装饰性镀层。
近代也有采用气相沉积(PVD、CVD等)、离子注入、激光表面熔覆等表面改性技术作为镀前处理方法,极大地提高了金属化层的结合力。
然而,这些工艺同时也受到物理场强分布不均匀、真空室容积有限、生产效率较低等制约。
由于在某些情况下化学镀具有不可替代的优越性,采用物理方法与化学方法、干法与传统湿法工艺相结合的技术路线就有可能取得突破,至少可能获得长足的进步。
在高技术产业已经出现了这种“向上兼容”的趋势。
喷雾热解法制备ZnO薄膜的初始目标是研究开发一种透明的导电材料。
近来发现它作为中间层,显著地提高了金属化层在高光洁度的无机非金属材料表面的结合力;ZnO 薄膜的光催化反应特性有可能使其成为一种创新性的全加法工艺。
这一发现目前正受到国际电化学和固体电子科技界的高度重视。
1.2 ZnO薄膜性质1.2.1 光电特性ZnO薄膜是直接带隙半导体,具有很好的光电性质,对紫外光有较为强烈的吸收,在可见光区,光透过率接近90%。
ZnO薄膜的光电特性与其化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶密度相关,在适当的制备条件及掺杂条件下,ZnO薄膜表现出很好的低阻特征,使其成为一种重要的电极材料,如太阳能电池的电极、液晶元件电极等。
用氢等离子处理的ZnO:Ga薄膜也可用于太阳能电池,η=13%。
高的光透过率和大的禁带宽度使其可作太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件及紫外光探测器等。
而它的发光性质及电子辐射稳定性则使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料,并在紫外光二极管激光器等发光器件领域有潜在的应用前景。
尤其是ZnO光泵浦紫外激光的获得和自形成谐振腔的发现更加激起了人们对其研究的热情。
同时由于ZnO对光波具有的选择性(可见光区的高透射性和红外光区的高反射性),可作为一种热镜材料来制成低辐射幕墙玻璃。
ZnO在室温时典型的PL谱中在3.30eV(375nm)附近含有本征UV峰,在2.29eV(540nm)附近往往都会出现一个对应于绿光波段的展宽峰,并向两边延伸至黄光和蓝光波段。
[2]关于ZnO薄膜的紫外发光机制的看法较一致:源自带间跃迁和激子复合。
目前,对于蓝绿发光特性,研究认为,ZnO的本征点缺陷与薄膜蓝绿发光机制有着紧密的联系。
对于具体的影响机制,人们普遍认为绿光与氧空位有关。
ZnO薄膜的蓝绿发光特性,可以应用于平板显示领域和制备短波长发光二极管。
1.2.2气敏特性ZnO是一种典型的表面控制型半导体气敏材料,ZnO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很大变化。
依据这个特点,ZnO薄膜可用来制作表面型气敏器件,通过掺入不同元素,可检测不同的气体,如未掺杂的ZnO对还原性、氧化性气体具有敏感性,掺Pd、Pt的ZnO对可燃性气体具有敏感性,掺Bi2O3、Gr2O3、Y2O3等的ZnO薄膜对H2具有敏感性,而掺La2O3、Pd或V2O5的ZnO对酒精、丙酮等气体表现出良好的敏感性。
ZnO薄膜经某些元素掺杂后对有害性气体、可燃性气体、有机蒸汽具有良好的敏感性。
利用这些性质,可以制成各种气敏传感器应用于健康检测、监测人体内的酒精浓度、监测大气中的有害气体含量等。
1.2.3压电特性ZnO薄膜具有优良的压电性能,如高机电耦合系数和低介电常数,是一种用于体声波(BAW)尤其是表面声波(SAW)的理想材料。
SAW要求ZnO薄膜具有c轴择优取向,电阻率高,从而有高的声电转换效率;且要求晶粒细小,表面平整,晶体缺陷少,以减少对SAW的散射,降低损耗。
ZnO在低频方面,主要用于传感器,但存在直流电致损耗;而在高频方面,具有良好的高频特性,随着数字传输和移动通信信息传输量的增大,SAW 要求超过1GHz的高频,因此ZnO压电薄膜在高频滤波器、谐振器、光波导等领域有着广阔的发展前景。
这些器件在大存量、高速率光纤通信的波分复用、光纤相位调制、反雷达动态测频、电子侦听、卫星移动通信、并行光信息处理等民用及军事领域的应用也非常广泛。
日本松田公司已在蓝宝石基片上外延ZnO薄膜制作出低损耗的1.5GHz的高频SAW 滤波器。
1.2.4 压敏特性ZnO薄膜的压敏性质主要表现在非线性伏安特征上,ZnO压敏材料在外加电压作用下,存在一个阈值电压,即压敏电压,当外加电压大于压敏电压时,就进入击穿区,此时外加电压的微小变化会导致电流的迅速增大,变化幅度由非线性系数(α)来表征。
ZnO因其非线性系数高,电涌吸收能力强,在电子电路等系统中被广泛用来稳定电流,抑制电涌及消除火花。
由于集成电路的快速发展,对压敏电阻也越来越要求低压化和小功率化。
而具有高非线性系数α值、压敏电压低于5V的压敏电阻对于超大规模集成电路变得越来越重要。
第2章ZnO薄膜材料制备2.1 磁控溅射磁控溅射是建立在气体辉光放电基础上的一种薄膜制备技术。
磁控溅射按工作电源可分为直流(DC)磁控溅射和射频(RF)溅射两种。
直流磁控溅射一般以金属Zn为靶材,以的混合气体为溅射气氛。
射频磁控溅射~般用晶体作为射频振荡器,射频频率一Ar和02般在5—30MHz之间,溅射用的靶材一般为粉末烧结的陶瓷ZnO,为保证化学计量比,一。
溅射气氛有氩氧混合气和纯氧两种。
在溅射过程中,般在溅射气氛中掺入一定比率的02辉光放电产生的正离子经电场加速,轰击阴极靶材。
通过动量交换,将靶材以原子、离子和二次电子等形式剥离。
辉光放电可以通过调节合适的气氛达到自持。
2.2 离子束溅射和电子柬蒸发高能离子从离子枪喷射到陶瓷靶上,离子与靶材粒子作动量交换,靶材原子被轰出靶面,溅射粒子在加热的衬底表面与氧气反应,形成薄膜。
在溅射系统上装上反射高能电子衍射装置(RHEED),可以对薄膜生长进行原位监测。
电子束蒸发与离子溅射的原理基本一致。
只是电子蒸发时,入射到靶面的是电子束。
2.3 脉冲激光沉积(PLD)脉冲激光沉积技术(PLD)的使用可以追溯到20多年前,瞬间蒸发的等离子体有充足的动能,在相对较低的衬底温度下能够沉积高质量的znO薄膜.薄膜组分也能够精确控制;而且非接触加热。
无污染。
适宜于超高真空下制取高纯薄膜。
脉冲激光沉积生长速率较低,一般一小时生长几十到几百个纳米.生长的Zn0薄膜的质量很好,因此可实现原子层状生长,也可以用来制备Zn0/Cd,和ZnO/MgZnO多层结构材料。
由于蒸发ZnO陶瓷靶材会导致微量ZnO分解,沉积在衬底上的ZnO薄膜会有较多的空位,因此在生长室中通:是生长化学计量比的Zn0单晶体的关键。
PLD法生长ZnO薄膜的衬底温度入一定量的02相当高,这有利于ZnO的晶体生长,但对界面要求苛刻的应用场合却是一个大问题。
2.4 金属有机化学气相沉积(MOCVD)金属有机化学气相沉积(M0CVD)是一种广泛用来生长半导体和氧化物外延薄膜的技术。
目前.这项生长技术己发展到相当成熟的阶段,在工业生长中得到了广泛的应用。
用MOCVD生长Zn0薄膜。
一般用二甲基锌(DMZ)或二乙基锌(DEZ)作为锌源。
0源一般有O2,C02,N20和醇类。
目前,人们普遍采用DEZ作为Zn源,纯O2:作为氧源。
DEM的蒸气压比DME低,用它生长Zn0,更容易控制生长速率,有利于控制膜厚和晶粒尺寸的均匀性。
有利于提高电子迁移率。
MOCVD法制备Zn0薄膜的质量随着该技术近年来飞速发展有最著地提高。
目前。
MOCVD是几种能稳定生长单晶Zn0薄膜的方法之一。
综合来看,M0CVD是一种生长高质量Zn0薄膜的先进设备。
很适用于ZnO薄膜的超高频SAW器件和光电子器件应用研究开发。
2.5 分子束外延(MBE)技术分子束外延(MBE)是系统维持高真空度和衬底原子级清洁的条件下,通过原子、分子或离子的物理沉积实现外延生长。
用分子束外延生长Zn0薄膜,一般是在超高真空(UHW)境下,将置于Knudsen室中的金属Zn加热蒸发,Zn原子与0原子在衬底表面吸附后发生反应,结晶形成Zn0薄膜。
第3章ZnO薄膜的应用2.1 压电器件Zn0薄膜具有优良的压电性能。
如高机电耦合系数和低介电常数,是一种用于体声波(BAW)尤其是表面声波(SAW)的理想材料。