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科研思维方法课件第1页，共29页，星期日，2025年，2月5日只有躺在墓地的人才没有任何问题，所以没有问题往往就是最大的问题。如果你某一天发现自己没有任何问题了，那也就说明你真的离墓地不远了。有问题并不可怕，可怕的是没有解决问题的信心和勇气。科研的目标正是要解决人类在认识和改造自然的过程中所遇到的问题。第2页，共29页，星期日，2025年，2月5日

超高致密度ZAO陶瓷靶材

的制备与研究第3页，共29页，星期日，2025年，2月5日课题相关背景介绍ZAO（ZnO掺杂Al2O3）是一种透明导电氧化物材料（简称TCO：TransparentconductiveOxide)目前TCO薄膜材料的主流产品是ITO（氧化铟掺杂氧化锡）第4页，共29页，星期日，2025年，2月5日TCO薄膜广阔的市场前景透明电极1）平面显示器。（LCD、ELD、ECD）

2）摄像元件。3）太阳能电池的窗电极。4）图象传感器。5）利用液晶的遮光玻璃。6）输入画面用开关：接触式画屏。防静电膜仪表的窗口。面发热膜1）防雾防霜用玻璃。2）取暖用嵌板散热器。红外线反射膜1）节能用红外线遮断膜。2）电炉、干燥箱的观测孔。选择透射膜太阳光聚热器。电磁波屏避第5页，共29页，星期日，2025年，2月5日ZAO薄膜的优势（相对于ITO）透明导电薄膜市场巨大，ITO（铟锡氧化物）独霸天下，但有致命弱点：成本高

铟是稀有金属；靶材难以烧结，制靶成本高。与ITO相比，ZAO具有明显的优点：

1）低廉成本;

2）无毒；

3）在氢等离子环境中有更好的稳定性；

4）在室温制备薄膜条件下，薄膜性能比

ITO优异。ZAO是ITO的理想替代品。第6页，共29页，星期日，2025年，2月5日TCO薄膜的制备工艺流程薄膜的制备方法有很多种，对于导电薄膜常用磁控溅射的方法。原料粉体－压制成型－烧结成靶材－磁控溅射成膜第7页，共29页，星期日，2025年，2月5日工艺路线的选择ITO靶材的工艺路线：

粉体－冷等静压－热等静压从尽量降低成本，提高ZAO竞争优势的角度出发，成型工艺选择单向冷压工艺，烧结工艺选择无压烧结。在降低成本的同时，也加大了课题的难度第8页，共29页，星期日，2025年，2月5日问题的转换大问题转化为小问题复杂的问题转化为关键性的问题（在复杂多变的因素中找到关键因素）功能性的问题转化为结构性的问题（结构决定功能）抽象的问题转化为具体的问题（安排实验的方法）具体的问题转化为抽象的问题（理论升华的方法，写论文的方法）第9页，共29页，星期日，2025年，2月5日本课题问题的转化ZAO薄膜功能上的关键要素？

1）导电性能2）透光性能这些性能和靶材的哪些结构参数有关？1）掺杂比2）烧成靶材的致密度第10页，共29页，星期日，2025年，2月5日问题聚焦聚焦于关键问题，聚焦是突破的前提。对于ZAO靶材，掺杂比的问题已经基本上解决（前面研究生的工作），目前存在的问题就是如何提高靶材的致密度。所以问题转化为如何通过无压烧结工艺获得高致密度或超高致密度ZAO陶瓷靶材？第11页，共29页，星期日，2025年，2月5日烧结的几个基本过程烧结过程的划分和各个阶段的烧结行为烧结初期颗粒间形成接触；烧结颈长大（颈长）烧结中期连通孔洞闭合；孔洞圆化；孔洞收缩；致密化烧结后期孔洞粗化；晶粒长大第12页，共29页，星期日，2025年，2月5日ZAO烧结过程及其特征700度SEM第13页，共29页，星期日，2025年，2月5日1000度SEM第14页，共29页，星期日，2025年，2月5日1200度SEM第15页，共29页，星期日，2025年，2月5日1300度SEM第16页，共29页，星期日，2025年，2月5日对比中发现问题ZnO断面SEM图ZAO断面SEM图ZnO:晶粒形状较为规则，晶界也较为明显ZAO:晶粒形状不太明显且不规则，晶界较窄而不明显，孔洞分布不均

如何解释这一差异？第17页，共29页，星期日，2025年，2月5日努力去解释这些问题查阅现有的资料，发现现有烧结理论的整个理论框架是建立在单相粉体烧结的基础上的，其典型的模型是双球烧结模型。(见下一页)第18页，共29页，星期日，2025年，2月5日双球颈长模型球－球颈长模型第19页，共29页，星期日，2025年，2月5日发现传统烧结理论的缺陷适合解释单相粉体的烧结