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sr2tio4透明导电薄膜制备及光电性能研究

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Sr2TiO4透明导电薄膜制备及光电性能研究

作者：张进兵西北大学

学位级别：硕士

sr2tio4是一种二维层状钙钛矿型宽禁带氧化物,因其优异的光电特性将成为可替代二元氧化物薄膜的三元化合物材料。原材料廉价且地球储量丰富,室温下禁带宽度约为3.8eV,在可见光波段透明。本征sr2tio4为绝缘体,适当掺杂之后,可变为良好的... 详细信息

sr2tio4是一种二维层状钙钛矿型宽禁带氧化物,因其优异的光电特性将成为可替代二元氧化物薄膜的三元化合物材料。原材料廉价且地球储量丰富,室温下禁带宽度约为3.8eV,在可见光波段透明。本征sr2tio4为绝缘体,适当掺杂之后,可变为良好的半导体和导体,可用于宽禁带透明半导体和透明导电领域,如电致发光器件、太阳能电池、电阻开关存储器等。特别是利用sr2tio4作为薄膜晶体管的半导体层,由于其兼具可控电传导与可见光波段透明,这在很大程度上拓宽了透明薄膜晶体管的应用领域,因此,能够得到优质的透明导电薄膜是实现其不寻常特性的关键。采用溶胶凝胶工艺制备一系列sr2tio4粉体和透明导电薄膜,用X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜对材料的物相和表面形貌进行了观察和分析。用薄膜光学测试仪NKD-8000、四探针测试仪对薄膜进行了光、电性能测试,讨论了PVP的添加量及施主掺杂浓度对薄膜光电特性的影响。使用正交设计方法优化出制备粉体材料的工艺参数,分析了水量、酸量、热处理温度对材料形成的影响,发现在水锶比为38：1,水酸比为1.5：1,退火温度为850℃情况下所得到的材料结构较好。溶胶-凝胶旋涂法制备的sr2tio4薄膜表面形貌、光学性能的研究表明,添加摩尔比0.4%的PVP能显著改善薄膜的表面形貌及光特性。La元素的掺入能改善薄膜的形貌及光电特性。

关键词： sr2tio4 透明导电薄膜 PVP 可见光透过率

湿化学法制备sr2tio4和锰基有机—无机杂化材料及其介电性能研究

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湿化学法制备Sr2TiO4和锰基有机—无机杂化材料及其介电性能研究

作者：周瑕浙江大学

学位级别：硕士

微波介质陶瓷材料一般具有高介电常数、高谐振频率稳定性和低损耗,可以制备成如谐振器、滤波器、介质天线、介质波导等器件,在便携式移动电话、军事雷达及GPS定位系统等方面应用广泛。本文采用溶胶-凝胶法制备了具有优异微波介电性能的S... 详细信息

微波介质陶瓷材料一般具有高介电常数、高谐振频率稳定性和低损耗,可以制备成如谐振器、滤波器、介质天线、介质波导等器件,在便携式移动电话、军事雷达及GPS定位系统等方面应用广泛。本文采用溶胶-凝胶法制备了具有优异微波介电性能的srtio陶瓷的粉末,实现了低成本、低制备温度和反应过程可控制备,研究了srtio陶瓷的微波介电性能及其不稳定机理。同样作为电介质材料的新型有机-无机杂化材料以其优异的铁电、压电、电光、声光等效应获得了广泛的关注,有望在柔性压电传感器、光电探测器和发光二极管等方面实现应用。本文采用湿化学方法制备了[CHN]MnCl、[CHN]MnCl和[CHNCl]MnCl三种有机-无机杂化材料,系统研究了其结构与性能的关系。以钛酸四丁酯和硝酸锶为原料、氨水为pH调节剂,在pH值9-11的范围内,通过溶胶-凝胶法制备了srtio的前驱体粉末,经1100℃煅烧得到单相、均一的srtio纳米陶瓷粉末,经1625℃烧结3小时,获得致密度为95%的srtio陶瓷。该方法克服了溶胶-凝胶法中pH值难以控制,前驱体不稳定的缺陷,降低了srtio粉末的合成温度。srtio陶瓷的微波介电性能为Qf=13,600 GHz、τ=148 ppm/℃、ε=38。srtio陶瓷在烧结过程中出现了srtio相,且该相含量随着烧结温度升高而增加。在室温下srtio层状钙钛矿结构中的srO层与空气中的水、CO反应,生成sr(OH)·HO和srCO,导致原子堆垛错排,生成更多的srtio相,最终使srtio陶瓷出现裂纹,致密度降低。使用缓慢蒸发溶剂法制备了[CHN]MnCl的单晶及多晶粉末。-103℃下的单晶X射线衍射数据确定其属于六方晶系,空间群为P6/m,晶胞参数为a=9.0946(4)?,b=9.0946(4)?,c=6.4763(2)?。DSC、介电温谱和变温拉曼测试结果显示[CHN]MnCl在116.9℃存在可逆结构相变。微波介电性能为Qf=9,530GHz,介电常数ε=4.3(谐振频率f=14.790 GHz)。420nm激光下发红光,荧光量子产率为39.67%,荧光寿命为0.574 ms。使用沉淀法和缓慢蒸发溶剂法分别制备了[CHN]MnCl的多晶粉末及单晶。-103℃下的单晶X射线衍射数据确定其属于单斜晶系,空间群为P2/n,晶胞参数为a=8.9966(6)?,b=36.790(2)?,c=15.3936(10)?,β=90.736(2)°。DSC、介电温谱和变温拉曼测试结果显示[CHN]MnCl在-2.5℃和20.5℃存在可逆结构相变,相较于具有简单钙钛矿结构的[CHN]MnCl材料,具有β-KSO结构的[CHN]MnCl的微波介电性能显著降低,Qf=1,610 GHz(谐振频率f=13.321GHz,介电常数ε=4.6),光学性能也发生改变,在420 nm的激光下发绿光,荧光量子产率为1.3%、荧光寿命为0.827 ms。使用缓慢蒸发溶剂法制备了[CHNCl]MnCl的多晶粉末,以已报道的[CHNCl]ZnCl单晶X射线衍射数据侧面确定其为单相。DSC、介电温谱、变温拉曼和变温XRD测试结果显示[CHNCl]MnCl相变温度为6.7℃(升温)、-23.5℃(降温),热滞达30.2℃,确定相变类型为一级相变,对比于[CHN]MnCl,[CHNCl]MnCl有机基团的对称性被打破,其微波介电性能为Qf=290 GHz(谐振频率f=13.408 GHz,介电常数ε=5.2),显示出大的介电损耗,也使[CHNCl]MnCl具备铁电性,在160 kV/cm的电场下获得剩余极化P=0.65μC/cm,矫顽场E=48 kV/cm。

关键词： sr2tio4 有机-无机杂化微波介电性能介电性能铁电性光学性能

R-P型sr2tio4基陶瓷微波介电性能的改性研究

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R-P型Sr2TiO4基陶瓷微波介电性能的改性研究

作者：谢梦琪华中科技大学

学位级别：硕士

随着信息技术的快速发展,微波介质陶瓷能应用于微波通讯领域中,也一跃成为研究热点,而应用于滤波器和介质谐振器的具有较好温度稳定性的中介微波介质陶瓷尤受研究人员的青睐。它们一般具有以下三个特性:介电常数为中介(20≤ε≤70),较... 详细信息

随着信息技术的快速发展,微波介质陶瓷能应用于微波通讯领域中,也一跃成为研究热点,而应用于滤波器和介质谐振器的具有较好温度稳定性的中介微波介质陶瓷尤受研究人员的青睐。它们一般具有以下三个特性:介电常数为中介(20≤ε≤70),较低的谐振频率温度系数(τ～±3 ppm/°C)和较高的品质因数(Q>30000,f～1 GHz),高品质因数和介电常数以及较低的介电损耗有利于微波器件的进一步小型化。srtio陶瓷作为一种典型的中介微波介质陶瓷,其较好的微波介电性能引起了研究人员的广泛关注,但其较高的谐振频率温度系数限制了其应用。本文以srtio为基体,分别通过sr位(A位)取代及Ti位(B位)取代来进行srtio陶瓷的改性研究。首先,通过A位La离子取代时电子补偿的化合价平衡方式合成(srLa)tio陶瓷。当取代量较小时,陶瓷的介电性能明显改善,介电常数和谐振频率温度系数不断减小,品质因数却不断增加。当x=0.01、烧结温度为1550℃时可以得到性能最佳的微波介质陶瓷:ε=36.1、Q×f=75240 GHz、τ=+116.2 ppm/℃。随后,在去除内部缺陷以及第二相的影响下,通过A位La离子取代时A位空位补偿的化合价平衡方式制备单相(srLa)tio陶瓷,当取代量x增加到0.02后达到固溶上限。在未出现第二相的情况下,随着取代量的增加,分子摩尔体积和离子极化率的降低导致陶瓷的介电常数不断减小;材料堆积系数的增加导致材料品质因数随之缓慢增加;材料容忍因子的降低导致谐振频率温度系数逐渐降低。但当超过固溶上限后,第二相LaO导致微波介电性能恶化。当x=0.015、烧结温度为1600℃时可以得到性能最佳的微波介质陶瓷:ε=34.1、Q×f=86450 GHz、τ=+91.8 ppm/℃。最后,以品质因数最好的srLatio作为研究对象,通过B位Ce离子等价取代方式合成srLaTiCeO陶瓷,陶瓷内部始为srLaCe O和srLatio两相。随着取代量增加,其介电常数和谐振频率温度系数均降低,但品质因数随之增加。当y=0.7时,得到了谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷,此时材料的性能为:ε=20.2、Q×f=87651GHz、τ=-0.2 ppm/℃。

关键词：微波介质陶瓷 sr2tio4 R-P结构

Electronic structure and optical properties of Nb-doped sr_2tio_4 by density function theory calculation

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Chinese Physics B 2009年第7期18卷 2945-2952页

作者：贠江妮张志勇 School of Information Science and Technology Northwest University

This paper investigates the effect of Nb doping on the electronic structure and optical properties of sr2tio4 by the first-principles calculation of plane wave ultra-soft pseudo-potential based on density functional theory （DFT）.The calculated results reveal that due to the electron doping,the Fermi level shifts into conduction bands（CBs） for sr2NbxTi1-xO4 with x=0.125 and the system shows n-type degenerate semiconductor features. sr2tio4 exhibits optical anisotropy in its main crystal axes,and the c-axis shows the most suitable crystal growth direction for obtaining a wide transparent *** optical transmittance is higher than 90% in the visible range for sr2Nb0.125Ti0.875O4.

关键词： density functional theory sr2tio4 Nb-doping electronic structure

Luminescence properties of Eu^(3+) and Ho^(3+) in sr_2tio_4

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Journal of Rare Earths 2012年第8期30卷 744-747页

作者：牟中飞胡义华居桂方 School of Physics and Optoelectronic Engineering Guangdong University of Technology Experimental Teaching Department Guangdong University of Technology

Eu3＋ and Ho3＋ doped sr2tio4 were synthesized by using solid-state reactions. Samples sintered at 1300 ℃ for 6 h could be indexed to sr2tio4 with a single phase. Eu3＋ in sr2tio4 emitted orange light under the excitation at 365 nm in a broad band which was coupled well with the strongest emission of high pressure mercury vapor lamps. Ho3＋ in sr2tio4 emitted yellow light under blue excitation from 450 to 460 nm which agreed well with the emission of blue InGaN-based light-emitting diodes. The present results indicated that sr2tio4 was a promis- ing host for high pressure mercury vapor lamps or white light-emitting diodes.

关键词： optical materials and properties luminescence phosphor ceramics sr2tio4 rare earths