氧化锌陶瓷靶材的制备

论文摘要

ZnO（Zinc Oxide）是II-VI族具有纤锌矿结构的直接带隙半导体材料,晶体类型为六角柱结构。ZnO禁带宽度为3.34eV,在氢等离子体中具有很高的稳定性,而且Zn储量丰富、无毒,具有适宜的光电特性,是极具竞争力的透明导电膜材料。本文以ZnO粉末和Al2O3粉末为主要原料,以常压、空气气氛烧结为手段制备透明导电膜用ZnO陶瓷靶材。系统研究了粉末成型压力、Al2O3掺杂量、Al掺杂量、烧结工艺等因素对ZnO陶瓷靶材电学、物理性能以及显微形貌的影响规律。研究结果表明:1、粉末成型压力为3MP时,靶材电学性能最佳;2、当Al:Zn原子比为4.0:100时,ZnO的电阻率最低,达4.1×10-3Ω·㎝,当Al掺杂量超过某一数值后,Al不再以替位离子形式存在,而是与周围的Zn、O原子共同作用,生成锌铝尖晶石相,从而导致材料的电阻率升高。3、在1350℃时,表面形貌上靶材表面晶粒间结合的致密。从断面形貌看,气孔较少,主要存在晶粒交界处,气孔圆化,基本上达到了陶瓷靶材的烧结终点。4、当选取Al粉作为掺杂时,温度系列可以看出,在1050℃晶粒尺寸最大,同时得到的电阻率相对较低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• §1-1 研究背景
• §1-2 研究现状
• §1-3 本论文的研究内容
• 第二章 ZnO 陶瓷靶材性能表征
• §2-1 纯度
• §2-2 密度
• §2-3 霍尔测试-Hall
• §2-4 X 射线衍射-XRD
• §2-5 扫描电子显微镜-SEM
• §2-6 透射电子显微镜-TEM
• §2-7 差热扫描量热法-DSC
• 第三章 ZnO 陶瓷靶材的制备及性能研究
• §3-1 粉末成型对靶材性能的影响
• 2O₃ 粉末掺杂量对 ZnO 陶瓷靶材性能的影响'>§3-2 Al₂O₃ 粉末掺杂量对 ZnO 陶瓷靶材性能的影响
• 3-2-1 实验过程
• 3-2-2 电学特性测试结果与分析
• 3-2-3 晶体结构分析
• 3-2-4 微观形貌分析
• 3-2-5 外观形貌分析
• 3-2-6 结论
• §3-3 ZnO 陶瓷靶材烧结工艺的研究
• 3-3-1 烧结的基本类型
• 2O₃ 掺杂烧结工艺的研究'>3-3-2 Al₂O₃掺杂烧结工艺的研究
• 2O₃ 掺杂烧结温度对 ZnO 陶瓷靶材性能的影响'>3-3-3 Al₂O₃ 掺杂烧结温度对 ZnO 陶瓷靶材性能的影响
• 3-3-4 Al 粉掺杂烧结工艺的研究
• 3-3-5 结论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果