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非线性 I-V 特性薄膜 CCTO 研究

非线性 I-V 特性薄膜 CCTO 研究. 学生：王开一 导师：肖谧. 基本电压敏功能 单元（ ZnO 为例）：. 晶界. ZnO 晶粒. ZnO 晶粒. 压敏特性曲线：. U. I. 双 肖特基势垒模型 （ DSB ）. -. +. 加电压前. 加电压后. 1. 低电场区. 外电压作用下，左右两侧 ZnO 晶粒的电子由于热激发射进入晶界，热激能为相应侧的势垒高度。 （热激发射：指电子在电场及环境温度的作用下获得热能，当获得的热能量达到一定值时电子可以越过晶界势垒到达晶粒表面的现象）. -. +. J R. J EM. J L. ZnO.

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非线性 I-V 特性薄膜 CCTO 研究

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Presentation Transcript

  1. 非线性I-V特性薄膜CCTO研究 学生：王开一 导师：肖谧

  2. 基本电压敏功能单元（ZnO为例）： 晶界 ZnO晶粒 ZnO晶粒

  3. 压敏特性曲线： U I

  4. 双肖特基势垒模型（DSB） - + 加电压前 加电压后

  5. 1.低电场区 外电压作用下，左右两侧ZnO晶粒的电子由于热激发射进入晶界，热激能为相应侧的势垒高度。 （热激发射：指电子在电场及环境温度的作用下获得热能，当获得的热能量达到一定值时电子可以越过晶界势垒到达晶粒表面的现象） - + JR JEM JL ZnO ZnO 晶界

  6. 式中J0为常数，ζ为右侧导带与费米能级之差，基本上是恒定的，K为玻尔兹曼常数, T为温度。 φ2 >>φ1 JR<<JL 电流总密度正比于被界面俘获的电子数与界面能级释放的电子数之差

  7. 2.中电场区 （1）空穴生成隧道电流机理 ECR EVR 界面 隧道效应：电场强度达到一定值是，电子将直接通过势垒的现象。

  8. （2）空穴生成晶界势垒消失机理 空穴与界面能级电子复合，造成界面能级电荷减少，导致势垒高度激减，最终消失。

  9. （3）空穴产生的证明 电压作用下，根据不同原因生成的空穴，空穴被晶界吸收与界面能级的电子复合。电致发光是空穴与电子复合时释放的能量造成的，该能量以光声子散射的形式释放，即在较高的电压作用下，在ZnO晶界出现了发光现象。

  10. 3.高电场区 ZnO非线性电阻的所有耗尽层都已消失，晶界层已全部导通，因此基本上由ZnO晶粒决定其特性。 E为电场强度；为晶粒的电阻率

  11. Sol-gel方法制备CCTO薄膜（Pt/Ti/SiO2/Si基底）： XRD结果（不同烧结温度）：

  12. SEM结果: FESEM micrographs of CCTO samples sintered at different temperature: (a) cross-sectional image of 700oC; surface view of (b) 650oC; (c) 700oC; (d) 750oC; (e) 800oC; (f) mean grain size and porosity of CCTO thin films as a function of annealing temperature

  13. 两种测试模式（c-d）：

  14. I-V测试结果（根据不同烧结温度）:

  15. I-V测试结果（根据不同膜厚）:

  16. 总结： 应用溶胶凝胶法（sol-gel）在Pt基底上可以制备出理想的的CCTO薄膜，根据烧结温度和薄膜厚度的不同，其非线性I-V特性呈现规律性变化，用DSB模型很好地解释了这种现象，并且两种测试模式之间存在近乎二倍的关系，上述结果为以后CCTO的研究提供了更多的方向。

  17. 谢谢

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