CN101118948A - 具有大压电常数和高电阻率的V掺杂ZnO薄膜材料 - Google Patents
具有大压电常数和高电阻率的V掺杂ZnO薄膜材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101118948A CN101118948A CNA2007101212996A CN200710121299A CN101118948A CN 101118948 A CN101118948 A CN 101118948A CN A2007101212996 A CNA2007101212996 A CN A2007101212996A CN 200710121299 A CN200710121299 A CN 200710121299A CN 101118948 A CN101118948 A CN 101118948A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high resistivity
- piezoelectric constant
- film material
- film
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明公开了属于新材料领域的一种具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料。具有压电常数d33=55-110pC/N和高的电阻率ρ>1011Ω·cm的ZnO薄膜材料。本发明使用V掺杂对ZnO体系进行掺杂改性,由于掺杂后ZnO薄膜产生了铁电性,因而使得压电性能大幅度提高;此外c轴择优取向度提高,薄膜的点阵参数c变小,并且平均等效原子电荷数变大也都使得压电性比掺杂前有所提高。由于V4+或V5+离子的3d层具有很多空能态,能够俘获薄膜中的自由电子,获得结构简单、成本低廉。经过掺杂改性后的ZnO薄膜在常温下表现出大的压电常数和高的电阻率。
Description
技术领域
本发明属于新材料及制备技术领域,特别一种具有大压电常数和高电阻率V掺杂ZnO薄膜材料。
背景技术
声表面波器件是一种重要的固体电子器件,具有优异的信号处理能力,广泛应用在移动通讯,电视广播以及各类军用雷达、通信系统中,具有巨大的市场需求和广阔的发展前景。随着第三代移动通讯技术的发展,声表面波器件的使用频率不断提高,以高声速的金刚石薄膜与具有压电特性的ZnO薄膜结合发展出的新型声表面波器件成为人们研究的焦点之一,提高ZnO/Diamond结构声表面波器件的频率和降低器件的插入损耗成为业界的共同目标,而制备大的压电常数d33和高的电阻率的ZnO薄膜材料则是实现这一目标的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有大压电常数和高电阻率V掺杂ZnO薄膜材料。具有大压电常数d33=55-110pC/N和高电阻率ρ>1011Ω·cm的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述具有大压电常数和高电阻率特性的ZnO薄膜组成成分为:V为0.5~2.5at%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O。由于掺杂后ZnO薄膜产生了铁电性,因而使得压电性能大幅度提高;此外c轴择优取向度提高,薄膜的点阵参数c变小,并且平均等效原子电荷数变大也都使得压电性比掺杂前有所提高。由于V4+或V5+离子的3d层具有很多空能态,能够俘获薄膜中的自由电子,因此具有提高薄膜电阻率的效果。经过掺杂改性后的ZnO薄膜在常温下表现出大的压电常数和高的电阻率。
本发明的有益效果是使用V掺杂对ZnO体系进行掺杂改性,由于掺杂后ZnO薄膜产生了铁电性,因而使得压电性能大幅度提高;由于V4+或V5+离子的3d层具有很多空能态,能够俘获薄膜中的自由电子,获得结构简单、成本低廉。经过改性后的ZnO薄膜在常温下表现出大的压电常数和高的电阻率。
具体实施方式
本发明提供一种具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料。采用物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶和电化学的方法制备V掺杂ZnO薄膜,其组成成分为:V为0.5~2.5at%,Zn为47.5~49.5at%,其余为O。由于掺杂后ZnO薄膜产生了铁电性,因而使得压电性能大幅度提高;此外c轴择优取向度提高,薄膜的点阵参数变小,并且平均等效原子电荷数变大也都使得压电性比掺杂前有所提高。由于V4+或V5+离子的3d层具有很多空能态,能够俘获薄膜中的自由电子,因此具有提高薄膜电阻率的效果。本发明既可以是薄膜材料,也可以是体材料。下面列举实施例对本发明予以进一步说明。
实施例1
采用反应溅射的方式制备V掺杂ZnO薄膜,其组成控制在V为0.5~2.5at.%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O时,经测量薄膜显示出优异的压电性能和高的电阻率。其中组成V为0.75at.%,Zn为49.25at.%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=55.6pC/N,电阻率ρ>1012Ω·cm。
实施例2
采用反应溅射的方式制备V掺杂ZnO薄膜,其组成控制在V为0.5~2.5at.%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O时,经测量薄膜显示出优异的压电性能和高的电阻率。其中组成V为1at.%,Zn为49at.%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=82.4pC/N,电阻率ρ>1013Ω·cm。
实施例3
采用反应溅射的方式制备V掺杂ZnO薄膜,其组成控制在V为0.5~2.5at.%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O时,经测量薄膜显示出优异的压电性能和高的电阻率。其中组成V为1.25at.%,Zn为48.75at.%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=109.6pC/N,电阻率ρ>1011Ω·cm。
实施例4
采用反应溅射的方式制备V掺杂ZnO薄膜,其组成控制在V为0.5~2.5at.%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O时,经测量薄膜显示出优异的压电性能和高的电阻率。其中组成V为1.5at.%,Zn为48.5at.%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=95.4pC/N,电阻率ρ>1013Ω·cm。
实施例5
采用反应溅射的方式制备V掺杂ZnO薄膜,其组成控制在V为0.5~2.5at.%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O时,经测量薄膜显示出优异的压电性能和高的电阻率。其中组成V为1.75at.%,Zn为48.25at.%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=82.2pC/N,电阻率ρ>1011Ω·cm。
Claims (6)
1.一种具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述ZnO薄膜材料组成:V为0.5~2.5at.%,Zn为47.5~49.5at.%,其余为O。
2.根据权利要求1所述具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述ZnO薄膜材料组成为V 0.75at.%,Zn 49.25at.%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=55.6pC/N,电阻率ρ>1012Ω·cm。
3.根据权利要求1所述具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述ZnO薄膜材料组成为V at%,Zn 49at%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=82.4pC/N,电阻率ρ>1013Ω·cm。
4.根据权利要求1所述具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述ZnO薄膜材料组成为V 1.25at%,Zn 48.75at%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=109.6pC/N,电阻率ρ>1011Ω·cm。
5.根据权利要求1所述具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述ZnO薄膜材料组成为V 1.5at%,Zn 48.5at%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=95.4pC/N,电阻率ρ>1013Ω·cm。
6.根据权利要求1所述具有大的压电常数和高电阻率的ZnO薄膜材料,其特征在于:所述ZnO薄膜材料组成为V 1.75at%,Zn 48.25at%,其余为O的薄膜表面平整,平均表面粗糙度低于2nm;d33=82.2pC/N,电阻率ρ>1011Ω·cm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2007101212996A CN101118948A (zh) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | 具有大压电常数和高电阻率的V掺杂ZnO薄膜材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2007101212996A CN101118948A (zh) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | 具有大压电常数和高电阻率的V掺杂ZnO薄膜材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101118948A true CN101118948A (zh) | 2008-02-06 |
Family
ID=39054957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA2007101212996A Pending CN101118948A (zh) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | 具有大压电常数和高电阻率的V掺杂ZnO薄膜材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101118948A (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102163687A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-08-24 | 清华大学 | 一种高压电响应氧化锌柔性压力传感器及其制备方法 |
CN102386885A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-03-21 | 清华大学 | 一种具有大机电耦合系数和低插入损耗的声表面波滤波器及其专用压电薄膜 |
CN103199189A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 清华大学 | 一种具有高可见光透过率和高压电常数的共掺杂ZnO薄膜 |
CN104851968A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-19 | 中国特种设备检测研究院 | 一种用于面内应变传感的各向异性薄膜及其制备方法 |
CN107026231A (zh) * | 2016-01-08 | 2017-08-08 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于制造机电的变换器的层系统的方法、用于制造机电的变换器的方法和机电的变换器 |
CN108111142A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-01 | 清华大学 | 一种基于碳化硅衬底/氧化锌或掺杂氧化锌薄膜的声表面波器件及其制备方法 |
GB2571529B (en) * | 2018-02-28 | 2021-04-14 | Novosound Ltd | Formation of piezoelectric devices |
-
2007
- 2007-09-03 CN CNA2007101212996A patent/CN101118948A/zh active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102163687A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-08-24 | 清华大学 | 一种高压电响应氧化锌柔性压力传感器及其制备方法 |
CN102386885A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-03-21 | 清华大学 | 一种具有大机电耦合系数和低插入损耗的声表面波滤波器及其专用压电薄膜 |
CN103199189A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 清华大学 | 一种具有高可见光透过率和高压电常数的共掺杂ZnO薄膜 |
CN103199189B (zh) * | 2012-01-09 | 2015-04-22 | 清华大学 | 一种具有高可见光透过率和高压电常数的共掺杂ZnO薄膜 |
CN104851968A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-19 | 中国特种设备检测研究院 | 一种用于面内应变传感的各向异性薄膜及其制备方法 |
CN107026231A (zh) * | 2016-01-08 | 2017-08-08 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于制造机电的变换器的层系统的方法、用于制造机电的变换器的方法和机电的变换器 |
CN108111142A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-01 | 清华大学 | 一种基于碳化硅衬底/氧化锌或掺杂氧化锌薄膜的声表面波器件及其制备方法 |
GB2571529B (en) * | 2018-02-28 | 2021-04-14 | Novosound Ltd | Formation of piezoelectric devices |
US11882767B2 (en) | 2018-02-28 | 2024-01-23 | Novosound Ltd. | Formation of piezoelectric devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101118948A (zh) | 具有大压电常数和高电阻率的V掺杂ZnO薄膜材料 | |
Chen et al. | Realizing an all‐round hydrogel electrolyte toward environmentally adaptive dendrite‐free aqueous Zn–MnO2 batteries | |
Zou et al. | Recent advances in lead-free dielectric materials for energy storage | |
CN107634184B (zh) | 柔性全固态聚合物锂电池及其制备方法 | |
Gao et al. | Transparent, flexible, and solid-state supercapacitors based on graphene electrodes | |
Dong et al. | Hierarchically structured graphene-based supercapacitor electrodes | |
TW535313B (en) | Anode for secondary battery and secondary battery therewith | |
Wu et al. | Multiferroic behavior and impedance spectroscopy of bilayered BiFeO3/CoFe2O4 thin films | |
Diao et al. | Overviews of dielectric energy storage materials and methods to improve energy storage density | |
CN101494094B (zh) | 氧化锌掺杂的聚偏氟乙烯介电薄膜材料及其制备方法 | |
CN110556247A (zh) | 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 | |
CN107871843A (zh) | 制备电极组件的方法 | |
CN109545548B (zh) | 一种稀土元素改性的宽温薄膜储能电容器及其制备方法 | |
CN104183301A (zh) | 石墨烯透明导电膜 | |
CN106915960A (zh) | 一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法 | |
Yuan et al. | Enhanced piezoelectric properties of poly (vinylidene fluoride)/lead zirconate titanate (PVDF/PZT) fiber films fabricated by electrospinning | |
KR101725333B1 (ko) | 층상이중수산화물을 이용한 압전 에너지 하베스팅 소자 | |
CN101110463A (zh) | 具有大压电常数和高电阻率的ZnO薄膜 | |
CN101820047B (zh) | 一种提高ZnO薄膜材料的压电常数的方法 | |
CN107230785A (zh) | 一种表面包覆复合膜的钛酸锂电极、其制备方法及用途 | |
CN101104566A (zh) | 具有铁电性的V掺杂ZnO薄膜及其制备方法 | |
TW201521216A (zh) | 光發電元件及其製造方法 | |
Heiran et al. | Hybrid nanofillers for polymer-based energy storage applications | |
CN101777433B (zh) | 平板电容器及其制作方法 | |
CN103578929B (zh) | 一种计算机用Al/Zn0.83Li0.17O/p-Si MFS结构信息存储电容器的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |