检索结果-南通市图书馆

作者：李莎莎河南大学

学位级别：硕士

随着显示行业的快速发展,薄膜晶体管(Thin Film Transistors,TFTs)作为平板显示的核心器件备受关注。近年来,金属氧化物薄膜晶体管由于具有高迁移率、高透明度、高稳定性和大面积制备的均匀性等优点,在平板显示技术中得到了广泛的应用... 详细信息

随着显示行业的快速发展,薄膜晶体管(Thin Film Transistors,TFTs)作为平板显示的核心器件备受关注。近年来,金属氧化物薄膜晶体管由于具有高迁移率、高透明度、高稳定性和大面积制备的均匀性等优点,在平板显示技术中得到了广泛的应用。随着科技的不断发展和人们生活质量的逐步提高,人们要求显示器件要能够实现较高的分辨率、丰富的色彩、较低的能耗、较小的尺寸以及大面积显示等功能,这就导致TFTs器件需要往微型化、低工作电压、高响应速度、低制备成本等方向发展。传统的真空制备方法虽然可以生产高质量的薄膜和器件,但这种方法时间效率低,花费资金较多,而且难以实现大面积制备。近年来,溶液法因其制备工艺简单、成本低廉、化学计量易于控制、可批量生产等优点备受人们关注。因此,本文采用溶液法通过结构设计与材料选择制备出高性能的铟基TFTs,具体研究结果如下:(1)采用溶液法以SiO为绝缘层制备了单层InO和InO:Gd(In Gd O)TFTs和双层InO:Gd/InO(In Gd O/InO)TFTs。首先研究了Gd掺杂对InO薄膜和InO TFT电学性能的影响,发现经Gd掺杂后的In Gd O TFT表现出较大的电流开关比(I/I)为1.30×10,较小的亚阈值摆幅(SS)为1.75 V/dec,较好的偏压稳定性(ΔV)为0.85 V。然后在此基础上构建了双层In Gd O/InO TFT,并将其与单层InO和In Gd O TFT进行对比以验证双层结构的优越性。接着,我们通过改变Gd掺杂浓度优化了In Gd O/InOTFTs的电学性能,发现当Gd掺杂浓度为7%时器件拥有最佳的电学性能,具有4.34 cmVs的较高迁移率(μ)、接近零的阈值电压(V)、低至1.24×10 A的关态电流(I)、高达3.18×10的I/I、小的SS和较好的偏压稳定性。最后,在三个月后对器件进行了老化试验,发现均具有较好的开关比和迁移率,这说明了器件具有良好的环境稳定性。(2)采用溶液法以具有高介电常数(高k)的ZrO为绝缘层制备了低工作电压的In Gd O TFTs。首先研究了不同退火温度对ZrO薄膜结构和形貌的影响,发现较高的退火温度使薄膜的结晶性增强和粗糙度增大。然后制备了Al/ZrO/nSi金属-绝缘层-半导体(MIS)电容器结构探究退火温度对ZrO薄膜漏电流-电压(I-V)特性和电容-频率(C-f)特性的影响,为验证ZrO薄膜在TFTs中的适用性,我们制备了以不同退火温度的ZrO为绝缘层的In Gd O/ZrO TFTs,探究了退火温度对TFTs电学性能的影响。发现当退火温度为500℃时,In Gd O/ZrOTFT拥有最佳的电学性能,其操作电压低至2 V,拥有趋近于零的阈值电压为0.299 V,较大的开关比为7.06×10,较小的亚阈值摆幅为0.135 V/dec、更小的电流回滞为0.260 V以及较好的偏压稳定性为0.047 V。(3)采用溶液法以ZrO为绝缘层,通过适量的阴离子F掺杂ZrO制备了几乎无电流回滞的、低工作电压的In Gd O TFTs。首先基于退火温度为500℃的ZrO薄膜,研究了不同F掺杂浓度对ZrO薄膜结构和形貌性能的影响,发现薄膜均具有光滑均匀的特性。然后制备了Al/F:ZrO/nSi MIS电容器结构探究F掺杂浓度对ZrO薄膜I-V和C-f特性的影响,发现当F掺杂浓度为10%时,ZrO薄膜具有最低的漏电流密度为6.75×10 A/cm和280.162 n F/cm2(频率为10 k Hz)的单位面积电容,完全达到了TFTs对绝缘层的要求。最后,以不同F掺杂浓度的ZrO为绝缘层,探究了F掺杂对In Gd O/F:ZrO TFTs电学性能的影响。发现当掺杂浓度为10%时,In Gd O/F:ZrO TFT性能最佳,具有2 V的低工作电压,宽频范围内稳定且较高的迁移率12.05±0.5 cmVs,几乎可忽略的电流回滞0.017 V,较高的开关比1.25×10和改善的偏压稳定性0.045 V。

关键词：铟基氧化物双层高k 掺杂电流回滞

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铁酸铋体光伏太阳能电池性能研究

铁酸铋体光伏太阳能电池性能研究

作者：王明绪曲阜师范大学

学位级别：硕士

与传统的p-n结或p-i-n结诱导的光伏效应不同,体光伏效应是由特殊材料的结构极化诱导的内建电场促使光生载流子分离。由于与传统光伏效应的内建电场诱导的载流子分离机制不同,开路电压可以远高于带隙。因此,体光伏效应有望突破肖克利-奎... 详细信息

与传统的p-n结或p-i-n结诱导的光伏效应不同,体光伏效应是由特殊材料的结构极化诱导的内建电场促使光生载流子分离。由于与传统光伏效应的内建电场诱导的载流子分离机制不同,开路电压可以远高于带隙。因此,体光伏效应有望突破肖克利-奎伊瑟极限。由于体光伏材料多为绝缘体,导电性差,电池短路电流极低,电池效率还非常低,目前单节体光伏电池最高效率仅为3～4%。铁酸铋（BFO）是一种直接带隙多铁钙钛矿氧化物,室温下带隙宽度为2.68 eV,铁电居里温度和反铁磁奈尔温度分别为1103 K和643 K,远高于室温,自发极化强度高达100μC/cm2。在众多铁电材料中,BFO具有带隙窄、极化强度高的优点,因此,近年来BFO作为体光伏效应中热点材料引起了众多科研工作者的广泛关注,并取得了很大进展。例如,近期研究发现,偏振光由线偏振光变为椭圆偏振光时BFO器件的光伏效应明显增强,BFO器件的开路电压超过了 25 V。但是,还有一些问题有待于深入研究。一方面,极化与体光伏效应的关系还不确定。另一方面,横向结构BFO光伏器件中BFO结构与电畴及光伏性能的关系尚不清楚。因此,本文通过选取不同衬底上外延BFO薄膜,进而调控BFO结构,从而对BFO光伏器件中BFO结构与电畴及光伏性能的关系进一步探索。本文主要研究内容如下:1.利用脉冲激光沉积技术（PLD）,在（001）取向钛酸锶（STO）衬底上制备了纯相的BFO薄膜,确定了 BFO薄膜的生长模式和最优PLD生长窗口。通过对氧分压和衬底温度条件的探索,利用X射线衍射仪和原子力显微镜等表征手段,对BFO薄膜的外延结构和形貌等物性进行了研究,确定了 BFO薄膜的最优制备条件。通过RHEED对BFO薄膜生长情况的监控,确定了 BFO薄膜的层状-岛状结合生长方式。通过对BFO薄膜倒易空间非对称晶面的测试,发现随着脉冲数的增加,BFO薄膜由完全受到应力束缚到应力完全松弛。2.利用导电原子力显微镜,从微观尺度上研究了纵向结构BFO体光伏太阳能电池的光电性能,并讨论了双脉冲极化对光伏性能的影响。首先利用PLD在（001）取向STO衬底上制备了掺铝氧化锌（AZO）薄膜,并通过改变衬底温度获得了导电性能优异的AZO薄膜。然后在导电的（001）取向掺铌钛酸锶（NSTO）衬底上制备了高质量BFO外延薄膜,并利用掩模版制备了 AZO顶电极,组装了 BFO体光伏器件。利用铁电测试仪研究了 BFO薄膜的铁电特性。利用导电原子力显微镜和太阳能模拟器联合搭建的微区太阳能电池测试系统,从微观尺度上研究了 BFO光伏器件的光电流分布和I-V曲线,并研究了双脉冲极化处理对光伏器件光伏性能的影响。经过极化处理后器件的光电转化效率相比极化之前提高了 2.27倍。通过不同电压下面外电畴分布,解释了电流回滞现象。3.分别在铝酸镧（LAO）衬底和钪酸铽（TSO）衬底上制备了横向结构BFO体光伏器件,研究了 BFO结构与电畴及光伏性能的关系。利用PLD在与BFO薄膜晶格匹配度较低的LAO（001）衬底和晶格匹配度较高的TSO（110）衬底制备了 BFO薄膜。XRD测试结果表明LAO衬底上制备的BFO薄膜为四方相,只有一个铁弹畴,TSO衬底上制备的BFO薄膜为菱方相,具有两个铁弹畴。然后利用掩模版在BFO薄膜上制备了 AZO顶电极,组装了横向结构BFO光伏器件。利用半导体测试仪在80 mW的405 nm激光器光照下分别测试了器件的I-V曲线,LAO衬底和TSO衬底制备器件的开路电压分别达到了 1.55V和9.66V,尤其是TSO衬底上制备器件的开路电压是BFO薄膜带隙值的3倍多。利用压电力显微镜研究了外延BFO薄膜的面内和面外电畴分布,LAO衬底上制备的BFO薄膜没有形成有序的畴结构,而TSO衬底上制备的BFO薄膜形成了周期性71°畴壁,因此以TSO衬底制备的器件得到高的开路电压。

关键词：脉冲激光沉积技术铁酸铋体光伏效应电流回滞双脉冲极化

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原子力显微镜技术在钙钛矿光伏电池中的应用

原子力显微镜技术在钙钛矿光伏电池中的应用

作者：路春艳宁波大学

学位级别：硕士

有机无机混合卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,基于钙钛矿材料的太阳能电池功率转换效率已超过23%,已成为下一代光伏技术中最具有前景的吸光层材料之一。光伏器件中异质结对载流子分离和传输有着重要影响。在钙钛矿光伏电池中,光生自由... 详细信息

有机无机混合卤化物钙钛矿具有优异的光电性能,基于钙钛矿材料的太阳能电池功率转换效率已超过23%,已成为下一代光伏技术中最具有前景的吸光层材料之一。光伏器件中异质结对载流子分离和传输有着重要影响。在钙钛矿光伏电池中,光生自由载流子的产生和分离行为与异质结密切相关,目前急需一种有效方法建立钙钛矿吸光层中电荷转移行为和光伏特性之间的联系。另外在钙钛矿电池中普遍存在电流回滞效应,严重影响电池稳定功率的输出。离子迁移是造成这一现象的主要因素之一。从微观上确立钙钛矿材料中离子运动的迁移路径,并寻找抑制离子迁移的方法是发展稳定功率输出光伏器件的主要途径。本文借助开尔文探针力显微镜和导电原子力显微镜技术建立了微观的钙钛矿吸光层中载流子电荷转移行为和宏观的光伏性能之间的联系。利用导电原子力显微镜和开尔文探针力显微镜微观测量技术,确定了钙钛矿晶界的电流主导着宏观电池中的电流回滞行为。本论文研究内容主要包括以下三个方面:1.研究了富勒烯衍生物PCBM掺杂的钙钛矿体系对电池宏观电流回滞的影响。通过构建有无富勒烯衍生物PCBM掺杂的光伏器件,我们使用HI=(PCE-PCE)/PCE定义滞后因数(HI)。掺杂前后器件的回滞因数从31.2降低到13.1,富勒烯衍生物PCBM掺杂的器件电流迟滞行为显著降低。通过导电原子力显微镜和开尔文探针力显微镜微区扫描技术,确定了钙钛矿层中PCBM的位置和分布,发现局域晶界回滞电流信号是导致宏观光伏器件功率输出不稳定的真正原因。微观晶界和晶粒的瞬态和稳态电流测试表明,掺杂的PCBM位于晶界处可以有效地抑制晶界电流迟滞行为。2.研究了纳米尺度下钙钛矿薄膜中的电荷转移行为与宏观光伏特性之间的关系。构建了三种基于钙钛矿薄膜的异质结,利用原子力显微镜测试技术获得了局部的钙钛矿薄膜的电流值,表面电势差值。研究发现钙钛矿膜的表面电势差值大小和正负极性可以用来分析钙钛矿/接触层异质结界面的载流子转移行为。电势差值大小与载流子转移的多少有关,正负极性与电荷载流子(空穴或电子)转移的种类有关。另外通过比较暗态和光照钙钛矿薄膜表面电势和电流值,发现钙钛矿在这些异质结中的作用取决于接触层的性质。3.研究了吸光层的厚度和光强对光生载流子分离和传输的影响。通过尝试改变钙钛矿前驱液浓度来调整钙钛矿薄膜的厚度,发现表面电势值之间的平均差值和表面平均电流差值随着钙钛矿薄膜厚度的增加而增加。改变不同照射光强,发现表面电势和光电流的值随光强增加而变大,说明了钙钛矿薄膜具有优良的光伏特性。

关键词：原子力显微镜钙钛矿薄膜太阳能电池电流回滞异质结

碳纳米管网络结构场效应晶体管的制备及性能研究

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碳纳米管网络结构场效应晶体管的制备及性能研究

作者：瞿敏妮复旦大学

学位级别：硕士

单壁碳纳米管是一种性能优良的准一维材料,根据结构不同,其导电特性可表现为半导体型或金属型。在纳米电子学器件应用中,单根半导体型碳纳米管作沟道的场效应晶体管能够同时获得较高的开态电流和较大的开关电流比;金属型碳纳米管由于会... 详细信息

单壁碳纳米管是一种性能优良的准一维材料,根据结构不同,其导电特性可表现为半导体型或金属型。在纳米电子学器件应用中,单根半导体型碳纳米管作沟道的场效应晶体管能够同时获得较高的开态电流和较大的开关电流比;金属型碳纳米管由于会破坏器件的开关性能而被视为缺陷。基于单壁碳纳米管随机网络结构的场效应晶体管,由于受到金属型和半导体型碳纳米管在统计上的共同作用,能够将金属型碳纳米管对器件性能的不利影响降至最低,因而具备相当好的开关特性。与此同时,碳纳米管网络的溶液制备工艺与喷墨打印技术相兼容,有利于在柔性衬底上制备各种电子器件和电路。单壁碳纳米管的网络结构场效应晶体管因此成为目前低成本、大面积电子逻辑器件领域的一大研究热点。本文首先从碳纳米管溶液的制备工艺开始,研究表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对碳纳米管在其水溶液中的分散性,实验结果表明：1%的SDBS浓度、30分钟超声时间、16000 RPM离心转速和3小时离心时间为最合适的分散参数。在此基础上使用滴涂法在钛/钯双层结构的源漏电极之间形成背栅结构场效应晶体管;利用原子力显微镜、半导体参数分析仪和拉曼光谱等表征手段,探索碳纳米管网络晶体管的各项性能参数。着重研究了器件工作中特有的电流回滞现象,其物理根源为碳纳米管周围的陷阱在栅压作用下对电子的捕获和释放;并提出利用脉冲测试方法减小电流回滞现象,同时发现被捕获电子的释放表现为沟道电流快和慢两个指数衰减过程。最后,将单壁碳纳米管与有机半导体聚合物聚3-已基噻吩（P3HT）进行混合。光谱分析表明：带有噻吩环结构的P3HT对碳纳米管具有分散作用,而碳纳米管提高了P3HT分子的共轭长度,从而改善了电子在其中的迁移率。将混合溶液通过旋涂法制备成场效应晶体管,获得性能较高的有机薄膜器件,器件的开关电流比维持在102量级以上。

关键词：碳纳米管场效应晶体管网络结构电流回滞聚3-己基噻吩