半导体陶瓷边界层电容器的性能极限和设计

半导体陶瓷边界层电容器因其优异的物理性能而受到广泛重视.但自60年代初发明BaTiO_3半导瓷边界层电容器以来,边界层电容器的物理性能一直没有定量的理论描述,使得器件的设计和制造始终存在许多问题.由晶界势垒模型对半导体陶瓷边界层电容器的物理性能及其极限作定量分析、对边界层电容器的性能作出设计并对提高性能的方法进行探讨.     

ZnO压敏陶瓷电流蠕变规律及其机理研究

ZnO压敏陶瓷在工作电压长期作用下,漏电流会逐渐增大,当此种电流蠕变现象严重时,表明压敏陶瓷的工作是不稳定的;将烧结好的陶瓷热处理,是改善其工作稳定性的有效方法之一.根据晶界缺陷化学模型,认为工作不稳定是晶界肖特基势垒不稳定的结果,而这又是由于构成势垒的亚稳成分填隙锌离子Zn_i~+和Zn_i~(2+)所致;热处理可使耗尽层中填隙锌离子     

(Ba, Pb)TiO3半导体陶瓷的特殊敏感性及其机理

研究了具有多孔网状结构(Ba,Pb)TiO₃半导体陶瓷的电阻温度特性, 发现在空气中长时间放置的(Ba, Pb)TiO₃陶瓷在居里点以前有一段电阻值随温度升高而增大的反常阻温特性. 进一步的研究结果表明(Ba, Pb)TiO₃陶瓷反常的阻温特性与其湿敏性相关, 在11%~93%相对湿度范围内, 电阻值变化3个数量级, 而且在单对数坐标中其湿阻特性曲线接近线性. 结合表面吸附、晶界势垒、铁电-顺电相变, 综合分析了(Ba, Pb)TiO₃陶瓷的特殊敏感性机理, 并给出定性解释.     

Ag/BaTiO3复合材料的非线性V-I特性

金属粒子分散相与某些介质材料基体形成的复合材料具有独特的光学、电学等性质.但目前的研究主要集中在光学性质方面,而对这类材料的电学性质研究得很少.氧化锌压敏电阻器的微观结构为半导化的ZnO晶粒被一层很薄的绝缘相所包围,该绝缘相所形成的高阻晶界具有隧道效应,从而使材料具有抑制电压和吸收浪涌电流的功能,由于半导体ZnO晶粒仍具有一定电阻值,所以在一些大电流场合,其伏安特性的电压值随电     

氧化锌陶瓷的非线性电容效应

近年来有三种利用晶粒间界效应的电子陶瓷引起应用和机理研究者的注意。这就是内边界层电容陶瓷、PTC(positive temperature coefficient)陶瓷和变阻器(varistors)陶瓷。一些掺杂钙钛矿型晶粒结构的陶瓷,其中的晶粒具有高电导率而晶粒间界是绝缘的,因而具有很高的等效介电常数,已广泛用于电容器的小型化,并有希望用于能量存贮。后两种晶界层陶瓷因为在于利用其电阻效应,对其电容效应研究的报道极少。其实,掺杂氧化锌陶瓷在低电压     

新型PTC热敏陶瓷的效应及机理研究

PTC热敏陶瓷在其转变温度附近具有电阻率大幅度上升的特点,作为智能材料在温度检测与显示、温度控制、过热保护等高技术领域中具有广阔的应用前景.目前,PTC热敏陶瓷元件是通过BaTIO_3掺杂,使晶界上存在受主态或电子陷阱来实现其功能的,它在烧成时对温度及气氛的要求极为严格,这使得其制备工艺难以很好控制,从而在实际生产中受到了很大的限制.     

青藏高原东边缘地壳“管流”层的电磁探测证据

通过对青藏高原东边缘及其附近地区石棉-乐山剖面大地电磁资料的研究发现, 青藏高原东边缘带和四川地块的电性结构有明显差别, 东部的四川地块地壳总体电阻率大, 西部的青藏高原东边缘带地壳总体电阻率小. 西部地壳分为上中下3层, 中地壳为厚约10~15 km的低阻层, 电阻率最小达3~10 Ωm, 推测它含有较低黏滞度的部分熔融和(或)含盐流体, 易于变形和流动, 是青藏高原东边缘带向东南方向挤出作用下形成的“管流”层. 它使上地壳和下地壳解耦, 上地壳高阻的脆性层以左旋走滑和逆冲的断层运动为主, 地表抬升, 地震主要发生在上地壳内. 低阻层把鲜水河-安宁河深大断裂带截成上下两段. 地壳上、中、下层各自厚度的横向变化, 综合产生了青藏高原东边缘带地壳厚度西部厚、东部薄、地形西部高、东部低的过渡带.     

La2/3Ca1/3Mn1-xCuxO3中Mn位上的Cu掺杂效应研究

Ｌａ２／３Ｃａ１／３ＭｎＯ３系统中Ｍｎ位上Ｃｕ掺杂效应通过测量其结构和输运性质而得以研究。结果表明,尽管Ｃｕ掺杂未引起晶体结构的变化,但输运性质却发生了明显改变,未掺杂样品在￣２６０Ｋ附近出现的由半导体到金属要相变随着掺杂量的增加而逐渐被抑制,取而代之的是低温下出现新的相变。液氨温度下磁电阻测量表明,适当的Ｃｕ掺杂可导致磁电阻效应比的实质性提高。     

磁场对锗表面场效应的影响

十多年来,Ge表面的电学性质已经进行了广泛的研究,常用的研究方法是表面场效应的测量。近几年来,也进行了不少关于Ge表面电磁性质的研究,例如,Petritz和Zemel等分别从理论和实验上研究了片状Ge的电导率、霍耳系数和磁阻随表面势垒的变化;分析了,当考虑载流子浓度变化时在近本征半导体中的热电磁效应,得出了在弱磁场中通电流的片状样品电阻率变化的表达式,式中包含两项,一项为磁阻效应;另一项为磁浓缩效应     

辛176断块沙四段油藏低阻成因机理研究

辛176断块沙四段油水层测井响应电阻率相当,存在低阻现象,制约了断块的勘探开发.为对低阻油藏进行识别,从储层特征和四性关系研究出发,通过岩心观察,岩心分析化验、录井等资料分析研究和室内试验等手段对低阻油藏成因机理进行了研究,明确了沙四段低阻成因控制因素,为沙四段低阻油藏识别杌理和勘探开发奠定了基础.     

ZnO压敏陶瓷中富Ba晶界相的生成与控制

已知在通常的ZnO-Bi_2O_3-Sb_2O_3系陶瓷中,加入Ba添加剂,由于Ba离子半径大而易偏析于晶界,故能进一步改善其非线性性能,但近来对ZnO-Bi_2O_3-Sb_2O_3-BaO系压敏陶瓷的研究则发现,在一定的条件下,Ba离子不仅只是偏析于晶界,而且形成富Ba的新晶界相,经分析为偏锑酸钡(BaSb_2O_6)相;由氧化铋(Bi_2O_3)、尖晶石(Zn_(2.33)Sb_(0.67)O_4)、偏锑酸钡组成的晶界相,改变了通常的压敏陶瓷中晶界相的结构、组分和性质,从而影响及晶粒间的界面性质和界面处的肖特基势垒;当这几种晶界之间有适当比例时,能显著地改善压敏陶瓷在长期电负荷下工作的稳定性.对ZnO-Bi_2O_3-Sb_2O_3系陶瓷在烧结过程中晶相的生成已有报道.本文对ZnO-Bi_2O_3-Sb_2O_3-BaO系压敏陶瓷中,偏锑酸钡相的生成过程及影响因素进行讨论;在发现常用的SiO_2,Cr_2O_3添加剂对偏锑酸钡相生成有重要影响的基础上,对这种影响的机理进行分析,所得到的一些实验结果,对压敏陶瓷制备过程中添加剂及工艺参数的控制会有重要的指导作用.1 材料与方法实验试样除主成分ZnO外,Bi_2O_3,Sb_2O_3,BaCO_3添加剂(各自在0.2～1.5 mol%范围内调整)作为基本成分加入,另外还有其他改性添加剂,原材料均为化学试剂纯度,制备三组试样(表1),A组试样不含SiO_2和Cr_2O_3,B,C组在     

Fe/Mo多层膜巨磁电阻及层间耦合振荡

近年来研究发现,由磁性材料和非磁性材料交替沉积而构成的金属多层膜和三层(Sandwich)结构系统中,非磁性层厚度发生变化时,相邻磁性层之间出现铁磁性耦合和反铁磁性耦合的交替变换,这种现象称为层间耦合的振荡.零场时若多层膜的相邻磁层呈反铁磁耦合,在外磁场作用下将导致多层膜电阻的大幅度下降,即产生巨磁电阻(Giantmagnetoresistance)效应.巨磁电阻效应最初在Fe/Cr多层膜系统中发现,随之在Fe/Cu,     

非故意掺杂与半绝缘GaN缓冲层上的AlGaN/GaN异质结构的高温电子输运特性

研究了非故意掺杂(UID)与半绝缘(SI)GaN缓冲层(BL)上的Al0.35Ga0.65N/GaN异质结构高温下的电子输运特性,应用Hall效应系统地测量了样品在高温下的电子面密度和电子迁移率随温度变化的关系.实验发现,高温下AlGaN/GaN异质结构的电子迁移率主要受到LO声子散射的作用,其中,UID-BL样品的电子面密度随温度升高而逐渐上升,SI-BL样品的电子面密度则随温度升高呈现先下降再平衡后上升的规律.对相应的未生长AlGaN势垒层的本征GaN薄膜的高温电阻特性分析表明,随着温度的升高,UID-BL样品的电子迁移率受到背景载流子的影响逐渐增大;SI-BL样品的电子迁移率在室温附近受附加位错散射的影响较大,600K以后受背景载流子的影响缓慢增强,这对于研究AlGaN/GaN异质结构器件的高温特性具有很好的参考意义.另外,由理论计算可知,高温下二维电子气(2DEG)逐渐向势垒层和缓冲层内部扩展,电子在第一子带的占据从室温下的86%下降到700K时的81%.     

开路状态下平面异质结有机太阳能电池的数值模型

运用数值方法, 系统研究了开路状态下平面异质结有机太阳能电池受体层的最低未占据分子轨道(LUMO)能级和阴极Fermi 能级之间的势垒、给体层厚度和受体层厚度对器件内部载流子浓度、电场和电势分布的影响, 得到了载流子浓度、电场和电势分布随受体层的LUMO 能级和阴极Fermi 能级之间的势垒、给体层厚度和受体层厚度变化的定量关系, 这为以后的平面异质结有机太阳能电池开路状态下的实验研究提供了理论基础.     

科学家眼中的“地球末日”

辛176断块沙四段油水层测井响应电阻率相当,存在低阻现象,制约了断块的勘探开发。为对低阻油藏进行识别,从储层特征和四性关系研究出发,通过岩心观察,岩心分析化验、录井等资料分析研究和室内试验等手段对低阻油藏成因机理进行了研究,明确了沙四段低阻成因控制因素,为沙四段低阻油藏识别机理和勘探开发奠定了基础。     

开路状态下平面异质结有机太阳能电池的数值模型

运用数值方法,系统研究了开路状态下平面异质结有机太阳能电池受体层的最低未占据分子轨道(LUMO)能级和阴极Fermi能级之间的势垒、给体层厚度和受体层厚度对器件内部载流子浓度、电场和电势分布的影响,得到了载流子浓度、电场和电势分布随受体层的LUMO能级和阴极Fermi能级之间的势垒、给体层厚度和受体层厚度变化的定量关系,这为以后的平面异质结有机太阳能电池开路状态下的实验研究提供了理论基础.     

金刚石膜压阻效应的研究

用化学气相方法合成的金刚石薄膜也具有天然金刚石的各种优异特性.它作为一种宽带隙半导体材料可制备出高温、高速、大功率和抗辐射的电子器件.最近研究还发现,P型金刚石膜有十分显著的压阻效应.特别是随着温度的升高这种效应会增强.Aslam等人首次研究了P型多晶和同质外延金刚石膜的压阻效应.他们的研究结果表明,P型同质外延金刚石膜室温下500×10~(-6)应变时压阻因子(应变计灵敏度)至少是500,超过了单晶硅(120)和多晶硅     

晶界层陶瓷中的慢极化响应

利用时域介电谱方法在氧化锌变阻器陶瓷中发现了一种非线性慢响应极化成分,它占了样品静态电容C_s的60—95%,响应时间长达数百秒.它区别于工频以上的普通介电极化;存在于多相固体的晶粒间界层,有类似于蓄电池的性质.用于内边界层电容的钛酸锶和具有正温度系数(PTC)的钛酸钡陶瓷是另外两类晶界层陶瓷的典型代表,在其中也发现了类     

用正电子湮没研究ZnO陶瓷电阻器

ZnO压敏电阻器是以氧化锌为主体,添加其它少量氧化物制成的非线性电阻器,其伏(特)安(培)特性为非线性,也就是施加在ZnO材料的电压低于击穿电压时其电阻很大,几乎为绝缘体,只流过很小漏电流,当电压超过|V_A|(瞬时过电压)时,其电阻大大地减少,电流大幅度地增加。如图1所示,正常态因ZnO电阻大,电流按A回路走,所以起动了机器,当电压加到ZnO的|V_A|时,即达到瞬时过电压后,此时ZnO的电阻突然变得非常小,几乎等于零,这时电流走B回路,因而起到保护仪表或机器的作用。所以ZnO电阻器是一种瞬时过电压抑压器。 ZnO压敏电阻器的导电机制和组分微观结构等问题在国外虽然研究得十分活跃,但尚未搞清楚;国内在这方面的研究报道得也很少。ZnO陶瓷的非欧姆性质是由在ZnO晶粒之间的高电阻晶界层引起的。     

辛176断块沙四段油藏低阻成因机理研究

辛176断块沙四段油水层测井响应电阻率相当,存在低阻现象,制约了断块的勘探开发。为对低阻油藏进行识别,从储层特征和四性关系研究出发,通过岩心观察,岩心分析化验、录井等资料分析研究和室内试验等手段对低阻油藏成因机理进行了研究,明确了沙四段低阻成因控制因素,为沙四段低阻油藏识别机理和勘探开发奠定了基础。