低电阻氧化镍薄膜的设计开题报告

 2023-09-08 09:17:41

1. 研究目的与意义

一、研究现状及发展趋势

目前氧化镍薄膜可以采用很多方法制备,例如脉冲激光沉积、原子层沉积以及喷雾热解等,这些方法制备成本大且不适用于大面积沉积。因此,溶液法制备氧化镍薄膜被广泛研究。

溶胶-凝胶法 (sol-gel)是一种湿化学工艺方法,它的基本原理是将金属醇盐或无机盐作为前驱体,溶解于溶剂(水或是醇、醚等有机溶剂)中形成均匀的溶液。溶质和溶液通过水解和缩聚反应,生成物聚集成几个纳米左右的粒子形成溶胶。通过旋涂、浸渍或者喷涂的方法在基底上形成一层溶胶,经过溶剂的蒸发和缩聚反应在基底表面形成凝胶,然后经过退火处理,有机醇盐转变为金属氧化物薄膜。

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2. 研究内容和问题

一、基本内容

天然的nio材料是一种具有3d电子结构的过渡金属氧化物,是一种典型的p型半导体材料,禁带宽度为3.6-4.0 ev。常见的稳定nio结构属于立方晶系fm3m空间群,晶体结构与nacl相同,阴离子和阳离子的配位数都是6,ni2 与最邻近的o的核间距离为a×10-8cm,晶格常数为a=b=c=0.418 nm。通常情况下,很难制备得到完全化学计量比的nio材料,制备过程中往往会引进一些杂质和缺陷,不同的制备方法得到的ni和o的化学计量比一般是不一样的,但是归结起来以nio、ni2o3以及它们的混合体居多,ni2o3经过高温处理后直接转变为nio。

生长温度是影响nio薄膜生长和结晶质量的重要因素。在沉积气压为1.0pa的条件下,室温生长的nio薄膜为(100)择优生长:随着生长温度的增加,(111)取向的晶粒逐渐增加:当生长温度达到700°c时,出现了(110)择优生长的现象,可能与nio的立方与菱方相变有关。随着生长温度的增加,nio 薄膜的透射率增加,电阻率增大,缺陷减少。
薄膜器件的电阻开关特性与沉积时间有关。沉积时间较短时,nio层厚度较薄,由于晶粒较小,晶界较多,导致漏电流较大,此时的i-v特性呈线性关系:随着沉积时间的增加,薄膜器件可以观察到稳定的电阻开关特性。

二、预计解决的难题

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3. 设计方案和技术路线

研究方法、技术路线:

本课题通过紫外以及加热氧化镍薄膜的方法,改变氧化镍薄膜中的副产物,减少氧化镍薄膜中副产物的产生,提高氧化镍薄膜的特性。

4. 研究的条件和基础

研究工作条件和基础:

1、实验室具备材料合成所需的仪器设备及相关测试仪器。

2、学校图书馆和校园网可查阅国内外相关的文献资料。3、本课题指导教师具备丰厚的经验及知识体系,能够帮助完成此课题的设计。

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