溶胶凝胶法制备ZnO压敏薄膜及其性能研究

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1、分类号TB43密级注1UDC学位论文溶胶-凝胶法制备ZnO压敏薄膜及其性能研究（题名和副题名）刘财坤（作者姓名）指导教师姓名邓宏教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称材料物理与化学论文提交日期2007.1论文答辩日期2007.3学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2007年1月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构

2、的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要ZnO压敏电阻是一种广泛应用于各种电路过电压保护和浪涌吸收的电子元件。随着大规模、超大规模集成电路的飞速发展，

3、以ZnO为代表的低压压敏电阻器在计算机、通讯设备、铁路信号、汽车行业、微型电机以及各种电子器件的低压电路过流保护问题已经引起关注。对具有高非线性I－V特征、压敏电压低于5V的低电压、小功率压敏电阻器的需要正日益增长。由于ZnO压敏薄膜在降低元件的厚度方面比ZnO陶瓷具有较大的优势，因此ZnO薄膜在开发小功率、低压压敏电阻器方面具有极大的优势和潜力。溶胶－凝胶法可以实现材料化学组成的精确可控，可以合成高均匀性多组分凝胶，且工艺过程简单不需要昂贵的设备等优点，非常有利于ZnO压敏薄膜的改性。本文研究了在Si基片上，溶胶－凝胶法工艺条件对薄膜的结晶、取向状况等的影响，并探讨了溶胶－凝胶法制备ZnO

4、薄膜的过程中，工艺条件对其电性能的影响，以此改善工艺条件，优化薄膜的结构。结果表明：退火温度对ZnO薄膜的结构和压敏性能影响最大，600℃为最佳退火温度。本文通过改变Bi2O3、Co2O3和Cr2O3的掺杂浓度进行优化，研究发现：三种掺杂物的掺杂浓度均为0.5％时，获得的ZnO压敏薄膜电性能最佳，其非线性系数为12.63，压敏电压为3.13V，漏电流为25.34μA。分别对以上三种掺杂物进行研究，在掺杂适当的情况的下，Bi2O3在薄膜退火过程中起到了促进晶界的形成的作用，Co2O3具有增加势垒高度、提高非线性系数的作用，而Cr2O3具有降低漏电流及提高非线性系数的作用。关键词：溶胶－凝胶；Z

5、nO压敏薄膜；非线性系数；压敏电压；漏电流IAbstractAbstractZnOvaristors,akindofsemiconductor,havebeenwidelyutilizedastransienthigh-voltageprotectorandsurgearrestor.WiththedevelopmentofLSI(LargeScaleIntegratedcircuit)andGSI(VeryLargeScaleIntegratedcircuit),ZnOfilmvaristors,therepresentationallow-voltagevaristors,whichar

6、eusedinthecomputer,communicationapparatus,railwaysignal,automobileindustry,subminiatureelectricmotorandvariouselectrondeviceshavearousedpeoplepayingcloseattentionto.Thedemandofvaristorswhichhavehighernonlinearcoefficient、lowernonlinearvoltageandleakagecurrent,isincreasinglymanifold.ZnOthinfilmshave

7、moreadvantageofreducingthecomponents’thicknessthanZnOceramic,soZnOthinfilmshavethepotentialinempolderinglowerpowerandlowernonlinearvoltagevaristors.Sol-Gelmethodcanrealizethematerialchemicalcompositionpreci