暑假到宁波材料所实习报告.docVIP

南开大学本科实习报告 学　　号 1010278 姓 名 　 余建芳 　　 　 年 级 大二 专　　业 材料物理　　　 所属院（系） 物理学院 实习课程名称 暑期实践教学 指导教师 杨晔 2012 年 7 月 26 日 说 明 一、《实习报告》内容提纲 　 1． 实习目的和要求 　　2、 实习时间、地点 　　3、 实习单位和部门 　　4、 实习内容：要求字数不低于3000字 　　5、 实习总结：收获、体会以及实习建议等 二、书写要求：字体为仿宋，小四号，标题加黑，1.5倍行距。 三、材料规格：用A4纸双面打印，左侧装订。 实习目的和要求 为了开拓视野，全面地了解研究的内涵，提高对知识的运用能力，增加对学习的兴趣。我参加了我们学院组织的暑期实践活动。 实习时间、地点 2012/7/9 —2012/7/27，中科院宁波材料所。 实习单位和部门 中科院宁波材料所新能源事业部。 实习内容 ZnO的性质 ZnO的结构特点 ZnO的晶体结构为纤维锌矿结构，在常温常压下的稳定相属六方晶系，布拉伐格子为六角格子，其化学键处于离子键和共价键的中间状态。其晶体结构如图所示： 纤锌矿结构的ZnO是由一系列氧原子层和锌原子层构成的双原子层堆积起来的，每一个原子层都是一个(001)晶面，它的(001)面规则地按ABAB顺序堆积。ZnO晶体中(001)面在平衡状态下是光滑面，ZnO薄膜在生长过程中有强烈的(001)面择优取向特性，或称为C轴择优取向。 ZnO的电学性质 理想的ZnO属宽带隙半导体，禁带宽度约为3.3eV，在室温下不可能激发，因此电阻率较高，实验室条件下制备的掺Al的ZnO中存在各种缺陷，如氧空位、间隙锌离子，置换铝离子等，这些缺陷如图所示： 在形成氧空位或者产生间隙金属离子时，都会产生过剩电子，这些过剩电子分别被氧空格点和金属间隙离子形成的正电中心所束缚，在导带附近形成一施主能级，施主能级的存在使导带发生畸变，施主能级到导带的距离小，该能级中的电子激发到导带中参与导电需要的能量小，室温下的热激发就可以将电子激发到导带中从而使氧化锌薄膜呈现一定的导电性能。 在氧化锌中掺入价态为正三价的铝原子，由于铝的离子半径(R=O．039nm)小于锌的离子半径(R=0．060rim)，铝原子容易成为替位原子占据锌原子的位置，当掺杂的铝离子以替代形式占据晶格中相应锌离子的位置时，形成一价正电荷中心，这个正电中心可以把金属一个“多余的价电子束缚在自己的周围，形成一个靠近导带底部的施主能级，但是，这个束缚作用相当微弱，室温下的热运动就可以提供足够的能量使之脱离束缚而在晶体中自由运动，形成n型载流子，因此掺入铝的结果是增加了自由电子，使晶粒电导率增加。 ZnO的光学特性 ZnO具有高光学折射率(大约2．0左右)，在可见光波段(400～800 nm)有很高的透射率，可达90％以上。ZnO薄膜之所以具有透明特性，是因为其带隙很宽，短波吸收大约为380nm左右。透明导电特性是ZnO薄膜很重要并受到广泛关注的性质。通常情况下，物质的导电性和透明性是两个相互制约的性质，也就是说导电性越好的材料其可见光波段透过率越低，而ZnO能具有良好的透明导电性质。 ZnO的应用 平板显示器：ZAO导电膜作一般平板显示器的电极，也可以沉积在有机聚合物衬底上，它们可以来制造新型的柔性平板显示器件。 电磁屏蔽：由于ZAO对电磁波的吸收能力很强，可以将ZAO薄膜作为电磁屏蔽层涂敷在导弹、车辆、飞机、甚至是大型战舰上，利用ZAO薄膜对电磁波的吸收作用，能够抑制电磁干扰，屏蔽那些不希望泄漏的电磁波。 热阻挡层：ZAO导电膜对入射光具有选择性（可见光区的高透射率和红外光区的高反射率)，将涂有ZAO导电膜的玻璃做成幕墙，可以起到“冬暖夏凉”的作用。 压电材料：压电性是指电介质在压力作用下发生极化而在两端出现电位差的性质。属于ZnO系薄膜材料的ZAO薄膜，当自身c轴取向一致且与衬底表面垂直的情况下，就会成为一种压电材料。 磁控溅射 靶材的制取 靶材的纯度、均匀性、致密度等直接关系到成膜的质量和性能。 ZnO陶瓷靶材的制备过程为：选用氧化锌粉末、氧化铝粉末为原料，按照原子比(Al：Zn)配样，放入烧杯中，用去离子水和分散剂混合；用球磨机球磨；当颗粒较小时倒入模具，放于干燥箱中进行干燥形成坯体；将坯体取出进行表面修整；然后真空包装好进行冷等静压；将冷等静压后的坯体进行高温烧结制成靶材。 衬底的清洗 在薄膜的生长过程中，衬底的性质对薄膜的结晶质量有很大的影响，所以所有