氧化锌zno专题培训课件
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电镀锌基础知识培训(ppt50张)
电镀基础知识
工艺因素对电镀镀层的影响
电镀过程中pH值、温度、电流密度等因素对电镀 过程有一定的影响。 1. pH的影响： pH 为0~7者表示酸性， pH为7~14者表示碱性。 其它操作条件不变，pH过高，则镀层的结晶粗糙、 松软、沉积速度快，若pH过低，则镀层的结晶细 致而且光亮，单沉积速度明显下降，甚至主盐金 属不能还原。
电镀锌基础知识
锌层性能
锌层多用于钢铁件电镀。表面钝化后，在空气中几乎 不发生变化。具有较好的防护性能。 锌为两性金属。其标准电位为-0.76V。比铁的电位 （+0.77V）负，因此形成铁-锌原电池时，锌层为阳极， 它会自身溶解，对保护钢铁基体。所以锌镀层对钢铁即 有机械保护作用，也有电化学保护作用。防护性能优良。 但锌在海洋性气候下为阴极性镀层，会加速基体的腐蚀。
电镀基础知识
镀前处理—酸洗
将金属零件放入酸中利用化学或电化学的方法将零 件表面锈蚀产物和氧化膜去除的过程。一般用盐酸、 硫酸、硝酸等。可单独使用，也可联合使用。 盐酸对金属氧化物具有较强的浸蚀能力，对钢铁基体 溶解缓慢，不易发生过腐蚀和严重氢脆，酸洗表面残 渣较少，但是易挥发，刺激性气味强。 硫酸在室温下，对金属氧化物溶解能力较弱，提高温 度可加快酸洗能力，但对钢铁金属的酸洗容易发生腐 蚀和产生氢脆现象。 硝酸是氧化性酸，侵蚀能力较强，但对中、高碳钢和 低合金钢的酸洗表面残渣较多，易挥发有强烈的刺激 性气味。
电镀锌基础知识
镀锌按工艺分类 氰化物镀锌：镀层细致，均镀能力较好。溶液剧毒。 碱性锌酸盐镀锌：镀层细致，钝化膜不易变色，但沉 积速度慢。效率低。分散能力较好。需抽风设施。 酸性氯化钾镀锌：镀层沉积速度快，电流效率高。废 水处理简单。缺点钝化膜附着力差、防护性能不如 碱性镀层。
氧化锌
氧化锌的另一主要用途是用作涂料，1834年，首次成为水彩颜料，但其难溶于油。不过很快问题就由新的氧 化锌生产工艺解决。1845年，勒克莱尔开始在巴黎大规模生产锌白油画颜料，到1850年，氧化锌在整个欧洲流行 开来。氧化锌的纯净度很高，以至于在19世纪末，一些艺术家在画上涂满锌白作为底色，然而这些画作经过百年 后都出现了裂纹。
检查
碱度 取本品1.0g，加新沸的热水10mL，振摇5分钟，放冷，滤过，滤液加酚酞指示液2滴，如显粉红色，加盐酸 滴定液（0.1mol/L）0.10mL，粉红色应消失。 硫酸盐 取本品1.0g，加稀盐酸适量使溶解，依法检查（通则0802），与标准硫酸钾溶液0.5mL制成的对照液比较， 不得更深（0.005%）。 碳酸盐与酸中不溶物 取本品2.0g，加水10mL混合后，加稀硫酸30mL，置水浴上加热，不得发生气泡，搅拌后，溶液应澄清。 炽灼失重 取本品约1.0g，精密称定，在800℃炽灼至恒重，减失重量不得过1.0%。 铁盐 取本品0.40g，加稀盐酸8mL、水15mL与硝酸2滴，煮沸5分钟使溶解，放冷，加水适量使成50mL，混匀后， 取出
应用领域
应用领域
1、在橡胶或电缆工业工业中用作天然橡胶、合成橡胶及乳胶的硫化活性剂、补强剂及着色剂，以使橡胶具 有良好的耐腐蚀性，抗撕裂性和弹性。白色胶的着色剂和填充剂，在氯丁橡胶中用作硫化剂，颗粒细小者（粒径 0.1μm左右）可用作聚烯烃或聚氯乙烯等塑料的光稳定剂。
2、有机合成催化剂、脱硫剂， 3、在化肥工业中对原料气作精脱硫用，用于合成氨、石油、天然气化工原料气的脱硫，甲醇和制氢等工业 原料气、油的深度脱硫净化过程， 4、用作分析试剂、基准试剂、荧光剂和光敏材料的基质 5、用于静电湿法复印、干法转印、激光传真通讯、电子计算机的静电记录及静电制版档 6、用于塑料行业、防晒化妆品系列产品、特殊陶瓷制品、特种功能涂料以及纺织卫生加工等 7、制药，用作收敛药，用于制软膏、锌糊、橡皮膏 8、用作白色颜料，着色力不及二氧化钛及立德粉。用于ABS树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树 脂和聚氯乙烯及油漆和油墨的着色。用于颜料锌铬黄、醋酸锌、碳酸锌、氯化锌等的制造。
检查
碱度 取本品1.0g，加新沸的热水10mL，振摇5分钟，放冷，滤过，滤液加酚酞指示液2滴，如显粉红色，加盐酸 滴定液（0.1mol/L）0.10mL，粉红色应消失。 硫酸盐 取本品1.0g，加稀盐酸适量使溶解，依法检查（通则0802），与标准硫酸钾溶液0.5mL制成的对照液比较， 不得更深（0.005%）。 碳酸盐与酸中不溶物 取本品2.0g，加水10mL混合后，加稀硫酸30mL，置水浴上加热，不得发生气泡，搅拌后，溶液应澄清。 炽灼失重 取本品约1.0g，精密称定，在800℃炽灼至恒重，减失重量不得过1.0%。 铁盐 取本品0.40g，加稀盐酸8mL、水15mL与硝酸2滴，煮沸5分钟使溶解，放冷，加水适量使成50mL，混匀后， 取出
应用领域
应用领域
1、在橡胶或电缆工业工业中用作天然橡胶、合成橡胶及乳胶的硫化活性剂、补强剂及着色剂，以使橡胶具 有良好的耐腐蚀性，抗撕裂性和弹性。白色胶的着色剂和填充剂，在氯丁橡胶中用作硫化剂，颗粒细小者（粒径 0.1μm左右）可用作聚烯烃或聚氯乙烯等塑料的光稳定剂。
2、有机合成催化剂、脱硫剂， 3、在化肥工业中对原料气作精脱硫用，用于合成氨、石油、天然气化工原料气的脱硫，甲醇和制氢等工业 原料气、油的深度脱硫净化过程， 4、用作分析试剂、基准试剂、荧光剂和光敏材料的基质 5、用于静电湿法复印、干法转印、激光传真通讯、电子计算机的静电记录及静电制版档 6、用于塑料行业、防晒化妆品系列产品、特殊陶瓷制品、特种功能涂料以及纺织卫生加工等 7、制药，用作收敛药，用于制软膏、锌糊、橡皮膏 8、用作白色颜料，着色力不及二氧化钛及立德粉。用于ABS树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树 脂和聚氯乙烯及油漆和油墨的着色。用于颜料锌铬黄、醋酸锌、碳酸锌、氯化锌等的制造。
纳米氧化锌PPT幻灯片
13
一维形式
目前,ZnO 一维纳米材料及其纳米结构的合成方法 主要有化学气相沉积、基于VLS 机理的催化生长 以及磁控溅射法等气相法以及模板辅助合成、电 化学沉积 和溶液生长等液相法。与设备昂贵且能 耗高的气相法相比,液相法合成ZnO 一维纳米材料 具有设备简单以及合成温度低的特点。其中,不需 借助任何模板、表面活性剂以及外加电场的溶液 生长法更是具有容易调控材料尺寸、成本低且便 于大规模化的优势 。因此,近年来,溶液生长ZnO 一维纳米材料并构筑其复合纳米结构的研究成为 了国际热点研究课题
17
n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维）
固相法、气相法、液相法。
n 纳米ZnO薄膜（二维）
n 纳米ZnO晶体（三维） 固相法制备纳米氧化锌的原理是将两
种物质分别研磨、混合后，充分研磨 气相得法到可前分驱为物物，理再气加相热沉分积解法得、到脉纳冲米激氧光沉 积法、化学气相传化输锌氧粉化末法。等。气相生长法 制得的纳米氧化锌粒径小、产品分散性好，
3
a.岩盐矿结构 b.闪锌矿结构 c.六方纤锌矿 结构
4
n 体积效应 n 表面效应 n 量子尺寸效应 n 宏观量子隧道效应 n 界面相关效应 n 介电限域效应
微粒分散在异质介质中由于界面 能的存在,引起体系介电性能增强 的现象。当微粒的折射率和介质 的折射率相差很大,微粒表面和内 部的场强比入射场强显著增加,引 起的局部场强增加的现象就是介 电限域效应。这种纳米微粒的介 电限域效应对材料的光吸收、光 学非线性、光化学性能等有非常 重要的影响。
14
二维形式
15
三维形式
自从报导用热蒸发法合成了ZnO 纳米晶粒自组装 的多面笼、球壳结构以来, 许多研究人员相继报导 了各自在不同的实验条件下用热蒸发法合成的 ZnO 微纳米空心球结构。合成的ZnO 纳米晶粒自 组装的多面笼、球壳的SEM图像, 是Lu和L iao等 人合成的内外表面生长有纳米线的ZnO 空心微球 的SEM图像
一维形式
目前,ZnO 一维纳米材料及其纳米结构的合成方法 主要有化学气相沉积、基于VLS 机理的催化生长 以及磁控溅射法等气相法以及模板辅助合成、电 化学沉积 和溶液生长等液相法。与设备昂贵且能 耗高的气相法相比,液相法合成ZnO 一维纳米材料 具有设备简单以及合成温度低的特点。其中,不需 借助任何模板、表面活性剂以及外加电场的溶液 生长法更是具有容易调控材料尺寸、成本低且便 于大规模化的优势 。因此,近年来,溶液生长ZnO 一维纳米材料并构筑其复合纳米结构的研究成为 了国际热点研究课题
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n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维）
固相法、气相法、液相法。
n 纳米ZnO薄膜（二维）
n 纳米ZnO晶体（三维） 固相法制备纳米氧化锌的原理是将两
种物质分别研磨、混合后，充分研磨 气相得法到可前分驱为物物，理再气加相热沉分积解法得、到脉纳冲米激氧光沉 积法、化学气相传化输锌氧粉化末法。等。气相生长法 制得的纳米氧化锌粒径小、产品分散性好，
3
a.岩盐矿结构 b.闪锌矿结构 c.六方纤锌矿 结构
4
n 体积效应 n 表面效应 n 量子尺寸效应 n 宏观量子隧道效应 n 界面相关效应 n 介电限域效应
微粒分散在异质介质中由于界面 能的存在,引起体系介电性能增强 的现象。当微粒的折射率和介质 的折射率相差很大,微粒表面和内 部的场强比入射场强显著增加,引 起的局部场强增加的现象就是介 电限域效应。这种纳米微粒的介 电限域效应对材料的光吸收、光 学非线性、光化学性能等有非常 重要的影响。
14
二维形式
15
三维形式
自从报导用热蒸发法合成了ZnO 纳米晶粒自组装 的多面笼、球壳结构以来, 许多研究人员相继报导 了各自在不同的实验条件下用热蒸发法合成的 ZnO 微纳米空心球结构。合成的ZnO 纳米晶粒自 组装的多面笼、球壳的SEM图像, 是Lu和L iao等 人合成的内外表面生长有纳米线的ZnO 空心微球 的SEM图像
《氧化锌zno》课件
压敏电阻器是一种非线性电阻器，在电路中可实现过电压保护和浪涌抑制等功能。
氧化锌压敏电阻器具有响应速度快、通流容量大等优点，广泛应用于电子设备和电力系统的 过电压保护。
透明导电膜
01
氧化锌具有较高的导电性能和良 好的透明度，可以用于制作透明 导电膜。
02
在显示器、触控面板、太阳能电 池等领域，透明导电膜作为电极 材料使用，具有较高的导电性能 和可见光透过率。
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
氧化锌的物理性质
总结词
高熔点、高硬度、高稳定性
详细描述
氧化锌是一种白色或微黄色的固体，具有较高的熔点和硬度，能够在高温和恶 劣环境下保持稳定性。
氧化锌的化学性质
总结词
两性氧化物、可溶于酸碱、光催化性 能
详细描述
氧化锌是一种两性氧化物，既可以与 酸反应又可以与碱反应，生成盐和水 。同时，它在光照条件下具有光催化 性能，能够分解有机物。
常见的沉淀剂有氢氧化钠、碳酸钠、氨水等。
热解法
热解法是将含锌化合物加热至高 温，使其分解为氧化锌和氧气。
该方法可获得高纯度氧化锌，但 能耗较大，成本较高，一般仅用 于特殊用途的高纯度氧化锌生产
。
热解法可以采用多种含锌化合物 作为原料，如锌酸盐、醋酸锌等
。
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种制备纳米材料的湿化学方法。将锌盐与有机溶剂混合 ，通过水解和缩聚反应形成凝胶，再经过干燥、热处理得到氧化锌。
中国氧化锌出口量较大，但近年来 出口量有所下降，主要受到国内外 市场价格差异的影响。
中国市场分析
01 02
消费结构
中国氧化锌消费结构较为单一，主要应用于塑料、橡胶、陶瓷等传统领 域，未来随着环保要求的提高和下游新兴领域的拓展，消费结构将逐步 多元化。
氧化锌压敏电阻器具有响应速度快、通流容量大等优点，广泛应用于电子设备和电力系统的 过电压保护。
透明导电膜
01
氧化锌具有较高的导电性能和良 好的透明度，可以用于制作透明 导电膜。
02
在显示器、触控面板、太阳能电 池等领域，透明导电膜作为电极 材料使用，具有较高的导电性能 和可见光透过率。
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
氧化锌的物理性质
总结词
高熔点、高硬度、高稳定性
详细描述
氧化锌是一种白色或微黄色的固体，具有较高的熔点和硬度，能够在高温和恶 劣环境下保持稳定性。
氧化锌的化学性质
总结词
两性氧化物、可溶于酸碱、光催化性 能
详细描述
氧化锌是一种两性氧化物，既可以与 酸反应又可以与碱反应，生成盐和水 。同时，它在光照条件下具有光催化 性能，能够分解有机物。
常见的沉淀剂有氢氧化钠、碳酸钠、氨水等。
热解法
热解法是将含锌化合物加热至高 温，使其分解为氧化锌和氧气。
该方法可获得高纯度氧化锌，但 能耗较大，成本较高，一般仅用 于特殊用途的高纯度氧化锌生产
。
热解法可以采用多种含锌化合物 作为原料，如锌酸盐、醋酸锌等
。
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种制备纳米材料的湿化学方法。将锌盐与有机溶剂混合 ，通过水解和缩聚反应形成凝胶，再经过干燥、热处理得到氧化锌。
中国氧化锌出口量较大，但近年来 出口量有所下降，主要受到国内外 市场价格差异的影响。
中国市场分析
01 02
消费结构
中国氧化锌消费结构较为单一，主要应用于塑料、橡胶、陶瓷等传统领 域，未来随着环保要求的提高和下游新兴领域的拓展，消费结构将逐步 多元化。
避雷器培训课件
避雷器培训教材避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。
避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。
保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。
阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制操作内过电压。
一、保护间隙保护间隙，一般由两个相距一定距离的、敞露于大气的电极构成，将它与被保护设备并联，如图18－5所示，适当调整电极间的距离（间隙），使其击穿放电电压低于被保护设在绝缘的冲击放电电压，并留一定的安全裕度，设备就可得到可靠的保护。
当雷电波入侵时，主间隙先击穿，形成电弧接地。
过电压消失后，主间隙中仍有正常工作电压作用下的工频电弧电流（称为工频续流）。
对中性点接地系统而言，这种间隙的工频续流就是间隙处的接地短路电流。
由于这种间隙的熄弧能力较差，间隙电弧往往不能自行熄灭，将引起断路器跳闸，这是保护间隙的主要缺点，也是其应用受限制的原因。
此外，由于间隙敞露，其放电特性也受气象和外界条件的影响。
二、阀型避雷器阀型避雷器由装在密封瓷套中的间隙（又称火花间隙）和非线性电阻（又称阀片）串联构成，如图18－6所示。
阀片的电阻值与流过的电流有关，具有非线性特性，电流愈大电阻愈小，其伏安特性曲线如图18－7所示。
阀型避雷器分普通型和磁吹型两类。
普通型避雷器的火花间隙由许多如图18－8所示的单个间隙串联而成。
单个间隙的电极由黄铜板冲压而成，两电极间用云母垫圈隔开形成间隙，间隙距离为0.5～1.0mm，这种间隙的伏秒特性（指一定冲击电压波形下，其电压幅值与击穿时间的关系）曲线很平坦且分散性较小、性能较好。
单个间隙的工频放电电压约为2.7～3.0kV。
避雷器动作后，工频续流电弧被许多单个间隙分割成许多段短弧，使其熄灭。
减小工频续流有利于间隙电弧的熄灭，因此在工频电压下，希望阀片有较大的电阻，由于阀片电阻是非线性的，因而在很大的雷电压通过时电阻值很小、残压不高（不会危及设备绝缘）。
2024年度镀锌原理内部培训课件pptx
案例二
另一家公司镀锌产品表面粗糙度超标，经过分析发现是镀 液温度过高所致。通过降低镀液温度和加强过滤措施，成 功改善了产品表面质量。
案例三
某厂镀锌产品出现露底现象，经过检查发现是前处理不彻 底所致。通过加强前处理工序和提高清洗效果，成功解决 了露底问题。
22
06
环保与安全生产要求
2024/3/24
2024/3/24
调整工艺参数
根据产品要求和实际情况，调整镀锌温度、 时间和电流密度等工艺参数。
定期维护设备
对镀锌设备进行定期维护和保养，确保设备 正常运行和镀液循环畅通。
21
案例分析
2024/3/24
案例一
某公司镀锌产品出现大量气泡缺陷，经过调查发现是镀液 中氢气未完全逸出所致。通过改进镀液搅拌方式和增加氢 气排出装置，成功解决了气泡问题。
镀锌原理内部培训课件 pptx
2024/3/24
1
目录
2024/3/24
• 镀锌原理概述 • 热镀锌原理及工艺 • 电镀锌原理及工艺 • 镀锌层性能及影响因素 • 镀锌产品缺陷分析及预防措施 • 环保与安全生产要求
2
2024/3/24
01
镀锌原理概述
3
镀锌定义及作用
2024/3/24
镀锌定义
镀锌是一种在金属表面涂覆一层 锌的防腐蚀技术。
2024/3/24
24
安全生产规范与操作要求
2024/3/24
安全生产法规
01
国家颁布了《安全生产法》等一系列法规，要求企业建立健全
安全生产责任制，确保生产安全。
镀锌安全操作规程
02
针对镀锌生产过程中的安全风险，制定了相应的安全操作规程
另一家公司镀锌产品表面粗糙度超标，经过分析发现是镀 液温度过高所致。通过降低镀液温度和加强过滤措施，成 功改善了产品表面质量。
案例三
某厂镀锌产品出现露底现象，经过检查发现是前处理不彻 底所致。通过加强前处理工序和提高清洗效果，成功解决 了露底问题。
22
06
环保与安全生产要求
2024/3/24
2024/3/24
调整工艺参数
根据产品要求和实际情况，调整镀锌温度、 时间和电流密度等工艺参数。
定期维护设备
对镀锌设备进行定期维护和保养，确保设备 正常运行和镀液循环畅通。
21
案例分析
2024/3/24
案例一
某公司镀锌产品出现大量气泡缺陷，经过调查发现是镀液 中氢气未完全逸出所致。通过改进镀液搅拌方式和增加氢 气排出装置，成功解决了气泡问题。
镀锌原理内部培训课件 pptx
2024/3/24
1
目录
2024/3/24
• 镀锌原理概述 • 热镀锌原理及工艺 • 电镀锌原理及工艺 • 镀锌层性能及影响因素 • 镀锌产品缺陷分析及预防措施 • 环保与安全生产要求
2
2024/3/24
01
镀锌原理概述
3
镀锌定义及作用
2024/3/24
镀锌定义
镀锌是一种在金属表面涂覆一层 锌的防腐蚀技术。
2024/3/24
24
安全生产规范与操作要求
2024/3/24
安全生产法规
01
国家颁布了《安全生产法》等一系列法规，要求企业建立健全
安全生产责任制，确保生产安全。
镀锌安全操作规程
02
针对镀锌生产过程中的安全风险，制定了相应的安全操作规程
宽禁带半导体ZnO材料的调研培训课件
ZnO薄膜的其它性质与应用
气敏特性 压敏特性 P—n结特性 压电特性
压电器件 太阳能电池 气敏元件 压敏元件 声表面波器件(SAW)
纳米氧化锌的性质和用途
纳米氧化锌的主要性质
表面效应 表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大 后所引起的性质上的变化。这种变化使其表面与内部的晶格振动产生了显 著变化，导致纳米材料具有许多奇特的性能。
非晶半导体材料 在工业上，非晶半导体材料主要用于制备像传感器，太阳能锂电池 薄膜晶体管等非晶体半导体器件。
化合物半导体材料 如今化合物半导体材料已经在太阳能电池，光电器件，超高速器件， 微波等领域占据重要位置，且不同种类具有不同的应用。
第三代半导体材料zno
Zn0是一种新型的宽禁带半导体材料。具有优异的晶格、光电、压电和介 电特性。
同时ZnO室温下的禁带宽度为 3.37eV，与GaN(3.4eV)相近而他的激子束 缚能远大于GaN( 25meV)等材料，因此在蓝紫光器件方面的应用比其它 半导体更有潜力,产生室温短波长发光的条件更加优越。
ZnO的紫外受激发射特性与应用
ZnO是一种理想的短波长发光器件材料。能以带间直接跃迁的方式获得高 效率的辐射复合。ZnO薄膜还具有较低的激射阈值，这主要是由于ZnO很 高的激子束缚能(室温下为60meV)可以大大降低低温下的激射阈值，而且 在室温下适当的激发强度，ZnO激子间的复合可取代电子-空穴对的复合， 因而可预期一个低的阈值来产生受激发射。
体积效应 当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边 界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点 等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应。
纳米氧化锌的性质和用途
氧化锌znoppt课件
.
(a) 自由激子复合发光
自由激子（FE）可以在晶体中运动，传播能量和动量， 但不传播电荷。对于直接带结构半导体，自由激子发 光一般是来自n=1激子能级的跃迁，其发射能量为
exEg R*
其中R*为激子等效里德堡常数。对间接带结构半导体， FE激子发光还需要声子的参与，激子的发光能量为
exEgR*NpE
.
ZnO中的可见发光
• ZnO的可见发光是较宽的发光谱带，包括蓝 光、绿光、黄光、红光等波段。
• 通常认为ZnO的可见发光是与ZnO中的各种 本征缺陷，如间隙（Zni、Oi）、空位（Vo、 VZn）、反位(OZn、ZnO)等有关，或者是由 掺杂如Cu、Mn、Er等引起。
.
ZnO材料的优势
光电 热电 压电 铁电 铁磁
ZnO的光致发光性质
• 半导体材料的光学性质主要包括本征和非本征光 学过程。本征光学过程主要指带间的辐射和吸收 跃迁以及激子的跃迁。
• 非本征光学过程指的是由杂质和缺陷态所产生的 跃迁。通常可以通过发射光谱、吸收(透射)光谱 和激子光谱表征这些跃迁过程。
• 通常室温下ZnO的光致发光谱中包含两个波段， 一个是紫外发光峰，一个是可见发光峰。研究者 一般将紫外发光峰归结于自由激子发射及其声子 伴线。可见发光峰一般观点是来自于ZnO中的某 种本征缺陷如氧空位、氧反位等，或由外来杂质 引起的。
ZnO
.
ZnO的基本性质
• ZnO的分子量为81.39 • 密度为5.606g/cm3 • 无毒、无臭、无味、无砂性 • 属于两性氧化物。ZnO能溶于酸、碱以及氨水、
氯化钱等溶液，不溶于水、醇(如乙醇)和苯等有 机溶剂 • 熔点为1975℃，加热至1800℃升华但是不分解
.
ZnO的特性
(a) 自由激子复合发光
自由激子（FE）可以在晶体中运动，传播能量和动量， 但不传播电荷。对于直接带结构半导体，自由激子发 光一般是来自n=1激子能级的跃迁，其发射能量为
exEg R*
其中R*为激子等效里德堡常数。对间接带结构半导体， FE激子发光还需要声子的参与，激子的发光能量为
exEgR*NpE
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ZnO中的可见发光
• ZnO的可见发光是较宽的发光谱带，包括蓝 光、绿光、黄光、红光等波段。
• 通常认为ZnO的可见发光是与ZnO中的各种 本征缺陷，如间隙（Zni、Oi）、空位（Vo、 VZn）、反位(OZn、ZnO)等有关，或者是由 掺杂如Cu、Mn、Er等引起。
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ZnO材料的优势
光电 热电 压电 铁电 铁磁
ZnO的光致发光性质
• 半导体材料的光学性质主要包括本征和非本征光 学过程。本征光学过程主要指带间的辐射和吸收 跃迁以及激子的跃迁。
• 非本征光学过程指的是由杂质和缺陷态所产生的 跃迁。通常可以通过发射光谱、吸收(透射)光谱 和激子光谱表征这些跃迁过程。
• 通常室温下ZnO的光致发光谱中包含两个波段， 一个是紫外发光峰，一个是可见发光峰。研究者 一般将紫外发光峰归结于自由激子发射及其声子 伴线。可见发光峰一般观点是来自于ZnO中的某 种本征缺陷如氧空位、氧反位等，或由外来杂质 引起的。
ZnO
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ZnO的基本性质
• ZnO的分子量为81.39 • 密度为5.606g/cm3 • 无毒、无臭、无味、无砂性 • 属于两性氧化物。ZnO能溶于酸、碱以及氨水、
氯化钱等溶液，不溶于水、醇(如乙醇)和苯等有 机溶剂 • 熔点为1975℃，加热至1800℃升华但是不分解
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ZnO的特性
氧化锌纳米管PPT课件
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结论：本文介绍了通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模板中合并成 为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，这种电极表现为适当的捕光效率，极 好的光电压和良好的填充因子以及较高的功率效率。
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本文介绍的这种电池的优点是通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模 板中合并成为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，用来吸附更多的染料分子， 从而增加捕光效率，这种光阳极还具有适度传导性以及低阻力，有利于电荷的传 输，通过原子层沉积可以抑制暗电流，从而提高转换效率。
nm ZnO, under simulated AM1.5
illumination.
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上图给出的是AM1.5光照下，ZnO厚度为7nm时的I-V曲线，此时短路电 流为3.3mA,开路电压为739mV，填充因子为0.64，转换效率为1.6%。转换效 率主要受光电流的影响，相对较低的光电流与小的粗糙因数，光阳极的反射和散 射以及较低的电荷收m时氧化锌纳米管对染料的最大吸收率在氧化锌薄膜 厚度为2nm，此时吸收率为0.71，并且随着厚度的增加吸收率减少。粗糙因数 也随着氧化锌厚度的增加而减小。
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Short-circuit photocurrent (blue, open symbols) and open-circuit photovoltage (orange, closed symbols) as a function of ZnO wall thickness.
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感谢您的观看！
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本文引进高比表面的氧化锌纳米管氧化铝模板作为染料敏化太阳电池 的光阳极。利用原子层沉积技术，为电荷收集提供了一个数几十微米厚的直接通 道。与同类的以氧化锌为基础的太阳电池相比，氧化锌纳米管太阳电池具有特殊 的光电压和填充因子，并且具有1.6%的功率效率。这篇文章给出了一个浅显的 制造技术，利用金属氧化物纳米管作为染料敏化太阳电池的光阳极。
结论：本文介绍了通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模板中合并成 为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，这种电极表现为适当的捕光效率，极 好的光电压和良好的填充因子以及较高的功率效率。
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本文介绍的这种电池的优点是通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模 板中合并成为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，用来吸附更多的染料分子， 从而增加捕光效率，这种光阳极还具有适度传导性以及低阻力，有利于电荷的传 输，通过原子层沉积可以抑制暗电流，从而提高转换效率。
nm ZnO, under simulated AM1.5
illumination.
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上图给出的是AM1.5光照下，ZnO厚度为7nm时的I-V曲线，此时短路电 流为3.3mA,开路电压为739mV，填充因子为0.64，转换效率为1.6%。转换效 率主要受光电流的影响，相对较低的光电流与小的粗糙因数，光阳极的反射和散 射以及较低的电荷收m时氧化锌纳米管对染料的最大吸收率在氧化锌薄膜 厚度为2nm，此时吸收率为0.71，并且随着厚度的增加吸收率减少。粗糙因数 也随着氧化锌厚度的增加而减小。
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Short-circuit photocurrent (blue, open symbols) and open-circuit photovoltage (orange, closed symbols) as a function of ZnO wall thickness.
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本文引进高比表面的氧化锌纳米管氧化铝模板作为染料敏化太阳电池 的光阳极。利用原子层沉积技术，为电荷收集提供了一个数几十微米厚的直接通 道。与同类的以氧化锌为基础的太阳电池相比，氧化锌纳米管太阳电池具有特殊 的光电压和填充因子，并且具有1.6%的功率效率。这篇文章给出了一个浅显的 制造技术，利用金属氧化物纳米管作为染料敏化太阳电池的光阳极。
避雷器(氧化锌)PPT
1
10
10 2
10 3
10 4 I /A
显然避雷器A的非线性程度好于避雷器B，其保护性能 也优于避雷器B
3.2 金属氧化物避雷器
ZnO避雷器的优点
• • • • 无串联间隙 非线性程度好、保护性能优越 通流容量大 工频续流极小、可忽略不计
容许 最大持 续 运行 电压 10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
1
10
10
2
10
3
10
4
I /A
1 m A 电流
（雷 电、操 作） 冲击 电流幅 值
额定电压和容许最大持续运行电压为有效值，1mA参考电压常在直流下测得
3.2 金属氧化物避雷器
ZnO避雷器的参数
10kA 下残压 • 压比： 1mA参考电压 • 荷电率： 容许最大持续运行电压 （幅值） 荷电率 1mA参考电压 压比
3.2 金属氧化物避雷器
3.2 金属氧化物避雷器
ZnO阀片
镀铝
上釉
• 在ZnO阀片的侧面上釉是为了防止沿面放电。 • 表面镀铝的的作用是填满表面凹孔、防止电 流在局部过于集中。
3.2 金属氧化物避雷器
ZnO避雷器的结构
上法兰
• ZnO避雷器中起主 要作用的非线性电 阻元件由多片ZnO 阀片堆叠而成，根 据为先进的硅橡胶复 合外套避雷器的简 化结构。
• 压比反映了避雷器伏安特性的非线性程度，压 比越小非线性程度越大、保护性能越好。 • 荷电率反映了长期工作条件下避雷器承担电压 负荷的轻重，荷电率较高时避雷器老化速度加 快。
3.2 金属氧化物避雷器
ZnO避雷器的优劣评判
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ZnO的光致发光性质
• 半导体材料的光学性质主要包括本征和非本征光 学过程。本征光学过程主要指带间的辐射和吸收 跃迁以及激子的跃迁。
• 非本征光学过程指的是由杂质和缺陷态所产生的 跃迁。通常可以通过发射光谱、吸收(透射)光谱 和激子光谱表征这些跃迁过程。
ZnO的基本性质
• ZnO的分子量为81.39 • 密度为5.606g/cm3 • 无毒、无臭、无味、无砂性 • 属于两性氧化物。ZnO能溶于酸、碱以及氨水、
氯化钱等溶液，不溶于水、醇(如乙醇)和苯等有 机溶剂 • 熔点为1975℃，加热至1800℃升华但是不分解
ZnO的特性
1.Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体材料(Eg=3.37eV) 是一种潜在的短波长发光材料,可应用于室温或更高温度下的可见和紫 外发射材料；且高能带隙为氧化锌带来击穿电压高、维持电场能力强、 电子噪声小、可承受功率高等优点
大多数研究者认为价带对称性顺序应为A一Г7，B一Г9和C一Г7，根据光学跃迁的选 择定则，当激发光入射到样品表面，。偏振(E⊥c，k⊥c)时，A、B激子具有较大的谐 振强度;当a偏振 (E⊥c，k//c)，A、B、C激子均有较强的谐振强度;当二偏振(E//c， k⊥c)，则C激子具有较强的谐振强度。
2.高激子束缚能(60meV) 远远高于室温下的热离化能（26meV），激子的受激发射在550K下可 实现是ZnSe和GaN材料的3倍,允许激子在高温下复合. 这使ZnO在室温下的光学现象多表现为激子行为。ZnO具有较高的发 光效率和较低能耗，是做发光器件的理想材料
3.严格的结晶学极性 所以它还是一种性能优良的压电材料
ZnO的能带结构
纤锌矿结构ZnO晶体的导带由S态形成，具有Г7对称性，而价带在晶体场分裂和自 旋轨道耦合的共同作用下劈裂成三个子带，其对称性分别是Г7，Г9和Г7，如图所示。
近带边的光吸收和光发射主要是来自于导带与价带三个子带之间的跃迁。导带中的 电子和三个价带子带中的空穴形成的自由激子分别被标识为A(导带到重空穴)、B(导带 到轻空穴)和C激子(导带到晶体场劈裂带的跃迁)。
立方闪锌矿结构ZnO近邻原子数为4个，Zn原 子位于四个近邻O原子所组成的四面体中心， 闪锌矿ZnO沿[111]方向的 (111)晶面是密排面， 晶体结构的[111]方向也具有极性。
3.立方岩盐结构
• ZnO立方岩盐结构是一种高压条件下才稳定存在晶 体结构。
• 室温条件下，当压强为9GPa左右，纤锌矿结构的 ZnO转变为立方岩盐结构，近邻原子数变为6，相 应体积减小了17%。ZnO立方岩盐结构是压强很高 时形成的晶体结构，晶格常数a=0.4280nm，空间 点群属于Fm3m。每个晶胞中存在2个原子，Zn原 子位于(0，0，0)，O原子位于(1/2,1/2,1/2) 。它们 各自组成面心立方晶格，两者完全相同，然后O原 子晶格相对于Zn原子在[100]方向平移1/2格长度后， 就形成ZnO典型的立方岩盐晶体结构。
ZnO的能带结构
• 在固体的晶格中，由于相互作用从而使原子的一些电 子能级劈裂成多个相邻分布的次能级，而这些原子同时又 参与了相互作用，这些次能级的总和便形成了能带。能带 理论能够清晰的解释半导体的能带结构。
• Zn电子构型: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 • O电子构型: 1s2 2s22p4 • 通过理论计算表明，ZnO的价带是由Zn原子的3d态与O原
•
纤锌矿晶体结构原子堆积最紧密，具 有六方对称性，空间群属于 空间群。
子所形成的四面体间隙中，组成正四 面体，但是只占据其中半数的氧四面 体间隙。
• 纤c=锌0.矿52结06构6nZmn。O晶格常数a=0.32498nm，同也理有，四O个原近子邻排Zn列原也子类，似同，样每组个成O正原四子
面体。这种四面体配位模式导致了
ZnO具有非对称结构。 Zn与O之间的
结合键处于共价键和离子键之间，因
此zno沿c轴方向具有较强的极性，通
常定义从O晶面指向Zn晶面为[0001]
方向，反方向为
方向
这说明纤锌矿结构的zno晶格原点不是
对称中心。ZnO的典型不对称晶体结
构，使得具有独特的压电特性和热电
特性。
2.立方纤维矿结构
立方闪锌矿结构的ZnO可以在立方相结构的衬底上外延生长得到，具体结构如图所示。
4.ZnO的熔点较高（1975℃）,热稳定性强，击穿强度和电子迁移率高， 也是用来做高温、高能、高速电子器件的理想材料
ZnO的三种晶格结构
ZnO是一种典型的Ⅱ一Vl族化合物半导体
ZnO晶体有三种结构：六角纤锌矿结构(Wurtzlt)、立方闪salt)
闪锌矿ZnO晶格常数a=0.4463nm，空间点阵群属于F4 3m。每个晶胞中包含4个Zn原
子和4个O原子，在晶胞中Zn原子位于
和
,
O原子位于
。
闪锌矿ZnO晶体结构与金刚石结构相似，只 是在金刚石结构中均是C原子构成，而在闪 锌矿ZnO晶体中，分别是Zn和O原子构4 成。
Zn和O原子各自组成完全相同的面心立方晶 格，O原子的晶格沿对角线[111]方向相对于 Zn原子平行移动0.25晶胞对角线长度，这样 就形成了闪锌矿ZnO的晶格结构。
自然条件下六方纤锌矿结构是热力学最稳定的晶体结构。立方闪锌矿结构和 立方岩盐结构存在条件比较苛刻，前者只能在六方结构的衬底上生长才能稳定存 在，后者只有在高压条件下才能获得。
1.六方纤锌矿结构
•
六方纤锌矿结构是自然条件下ZnO最 稳定的一种晶体结构，因而通常情况 下的ZnO都是纤锌矿结构的。
锌原子和氧原子各自都以密堆积方式 排列，每一个Zn原子位于4个相邻O原
子的2p态杂化形成，价带宽度为7eV；导带则主要由O原 子的3s态和Zn原子的4s态构成。 • Zn的3d与O的2p的作用会使价带顶向高能方向移动，价 带底则向低能方向移动，作用的结果则使价带变宽，带隙 变小；而导带的最低能级（由阳离子s轨道组成）和价带 的最高能级（由阴离子p轨道组成）则分别向下、向上推 斥后在原来的能隙中极有可能形成了缺陷或其他微扰能级。