透明导电薄膜的研究现状及应用概要

透明导电薄膜的研究现状及应用

摘要:综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况,重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能,使其可见光平均透光率达到92%以上,从而满足高尖端技术的需要。

关键词:透明导电,薄膜,平均透光率,ITO,电导率

透明导电薄膜的种类有很多,但氧化物膜占主导地位(例如ITO和AZO膜。氧化铟锡(Indium TinOxide简称为ITO薄膜、氧化锌铝(Al-doped Z nO,简称AZO膜都是重掺杂、高简并n型半导体。就电学和光学性能而言,它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。金属氧化物透明导电薄膜(TCO:Transpa rent and Conductive Oxide 的缩写的研究比较早,Bakde ker于1907年第一个报道了CdO透明导电薄膜。从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣,因为从物理学角度看,透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。1950年前后出现了硬度高、化学稳定的SnO2基和综合光电性能优良的I n2O3基薄膜,并制备出最早有应用价值的透明导电膜NESA(商品名-SnO2薄膜。ZnO基薄膜在20世纪80年代开始研究得火热。TCO薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶;晶粒取向单一,目前研究较多的是ITO、FTO(Sn2O:F。1985年, Takea OjioSizo Miyata首次用汽相聚合方法合成了导电的PPY-PVA复合膜,从而开创了导电高分子的光电领域,更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。

透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性,广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/半导体(SIS异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。由于ITO薄膜材料具有优异的光电特性,因而近年来得以迅速发展,特别是在薄膜晶体管(TFT制造、平板液晶显示(L CD、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用,形成一定市场规模。

制备透明导电薄膜的方法很多:物理汽相沉积(PVD(喷涂法、真空蒸发、磁控溅射、高密度等离子体增强(HDPE蒸发、脉冲激光沉积(Pulsed Laser Dep osition,简称PLD技术、化学汽相沉积(CVD、原子层外延(ALE技术、反应离子注入以及溶胶-凝胶(Sol-Gel技术等。然而,适合于批量生产且已经形成产业的工艺,只有磁控溅射法和溶胶-凝胶法。特别是,溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜,而被广泛应用于显示器件中ITO薄膜的制备。美欧和日本均在发展ITO产业,其中日本夏普、日本电气和东芝三大公司都在其工厂内开发ITO 薄膜。深圳几家导电玻璃公司在进口和国产生产线上制造LCD用导电玻璃。而AZO薄膜由于其在实用上还有许多问题,现在还处于研究阶段。综上所述,ITO薄膜性能优异,制造技术成熟,产品应用广泛,需求量巨大,产业化前景看好。

2 透明导电膜的性能

透明导电膜是指:1对可见光(λ=380~780nm的光透射率高;2电导率高。确切地说,可见光的平均透光率Tavg>80%,电阻率在10-3Ω?cm以下的薄膜才能称为透明导电膜。透明就意味着材料的能带隙宽度大(Eg>3eV而自由电子少。另一方面,电导率高的材料又往往自由电子多而像金属,从而不透明。只有能同时满足这两种条件的材料才能使用在透明导电膜上,这就从理论和工艺上给人们提出了有趣的矛盾。为了使透明金属氧化物膜具有一定的导电性,就必须使薄膜材料的费米半球的中心偏离动量空间原点。根据固体物理学的理论,可以利用“载流子密度”的“杂质半导体”技术,制备既

有较高的电导率又有良好透光性能的薄膜。现在制备透明导电膜的技术有两种:1造成氧空位在;2掺杂。

2.1 ITO薄膜的结构

用SEM(扫描电镜研究了采用各种技术生长的ITO薄膜的微结构,结果表明:各种方法制备的ITO膜都为立方铁锰矿多晶结构(即立方In2O3结构。工艺不同其多晶结构主取向不同,也会稍微影响其晶格常数。组成多晶体的大晶粒中含有亚晶粒区In2O3。

2.2 ITO薄膜的电学性质

ITO膜的主要成分是In2O3,其禁带宽度为3.75~4.0eV,所以In2O3是一种透光性较好的材料,其导电不是依靠本征激发而是依靠附加能级上的电子和空穴激发。ITO薄膜实际上是一种高简并的n型半导体,因为掺锡和形成氧空位分布于材料中从而使其导电粒子-载流子密度ne大大增加(1021cm-3,电阻率δe急剧下降(7×10-

5Ω?cm,电导率很接近于金属导体,δe=neeμe,式中μe为电子迁移率e为电子电荷。掺锡后的In2O3可表示为In3+2-xSn3+x?O3,掺杂反应可表示为

In2O3+xSn4+→In3+2-x(Sn4+?e x?O3+xIn3+

形成氧空位的反应可表示为:

In2O3→In3+2-x(In2+x?2exO2-3-x+x/2O2↑

Sn4+与In3+的半径相近,于是Sn4+容易置换部分In3+。易变价的Sn4+俘获一个电子而变成Sn4+?e即Sn3+而保持电中性。这个电子与Sn4+的联系是弱束缚的,是载流子来源之一。另一方面,在还原处理ITO膜时,In2O3中的部分氧离子(O2-脱离原晶格,留下的电子使部分铟离子(In3+变为低价的(In+,即符合化学计量比的

In2O3变为In3+2-xIn+O2-3-x。这样可获得高电导率高透光率的ITO膜。

2.3 ITO薄膜的光学性质

ITO薄膜在可见光区λ=360~780nm透过率达到90%以上,红外反射(λ=1-2μm可超过90%。对微波具有明显的衰减作用,可将电磁波降到-30dB,人们发现透明导电膜都存在“蓝移”现象Burstin-Moss effect,一般随着掺杂比增大,光吸收边界的“蓝移”现象越明显。

掺铝氧化锌ZnO:Al薄膜是纤锌矿结构,如图2所示。AZO膜也是n型半导体。这种薄膜的可见光透过率一般在89%左右,在氢气环境中的化学稳定性比ITO薄膜要温度。电阻率可达到3.0×10-4Ω?cm。

3.透明导电膜的种类

经过近一个世纪的研究,目前透明导电薄膜主要有:金属膜系、TCO、其它化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等,如表1所述。其中应用最为广泛的是前两种。

4 TCO薄膜制备工艺的进展

4.1 衬底材料

衬底材料的选择,除要求其透明之外,尚需考虑它与TCO薄膜热膨胀系数的匹配。TCO 膜衬底一般采用非晶SiO2涂层的钠钙玻璃(SiO2涂层的作用是抑制玻璃中Na+向ITO薄膜扩散、单晶硅、ZnS等硬衬底材料,也可采用柔软的聚合物材料。对于玻璃衬底,一般采用PVD、DiP-coating、MS、CVD;塑料衬底,一般用真空蒸镀、溅射法、离子镀。

4.2 物理汽相沉积(PVD

目前已能用各种PVD技术,包括EB蒸发、HDPE蒸发和DCMS(直流磁控溅射等沉积出较高质量的TCO薄膜。MS(溅射工艺制备ITO薄膜是一种非常成熟的方法,

其主要是利用直流(D.C.和射频(R.F.电源在Ar或Ar-O2混合气体中产生等离子体,对合金靶(In:Sn或氧化物陶瓷靶(In2O3、SnO2进行轰击,通过控制工艺参数可在各种衬底上获得大面积均匀ITO薄膜。因此获得广泛应用。表2比较了各种PVD 法制备ITO薄膜。

图3是PLD沉积工艺原理图,高真空系统的KrF激光器发出脉冲激光会聚在靶表面使其表面融化汽化沉积到基片上成膜。PLD沉积薄膜具有很多优点:工艺可重复性、化学计量比精确、单一晶相、晶粒择优取向等。操作上十分简单,可以通过改变激光脉冲频率(1~ 400Hz获得较高的沉积速率(0.3~100nm/s而不改变基本的物理工艺。此外,通过改变气压(10-2~100Pa来控制成膜粒子的能量l~100eV但PLD的应用还不普遍。

无论使用何种方法,制备工艺条件(靶中锡掺杂量、淀积速率、氧分压、衬底温度、功率、退火处理、膜厚对ITO薄膜的光电特性都有极大影响。优化这些工艺

参数,可获得优质ITO薄膜。

4.3 化学汽相沉积(CVD法

化学汽相沉积(CVD法是气态反应物在衬底表面发生化学反应而沉积成膜的工艺。衬底表面上发生的这种化学反应通常为某种源料(铟锡的热分解和原位氧化。

如果在CVD法中采用TCO的有机金属化合物作为源材料,则称为MOCVD法。例如制备ITO膜: In(C5H7O23(g+36O2(g→In2O3(g+36CO2(g +21H2O(g

(C H34(g+8O2→SnO2(s+4CO2(g+

6H2O(g

4.4溶胶-凝胶(Sol-Gel法

按工艺分为旋涂法(SpinCoating和浸涂法(Dip-Coating。旋涂法制膜工艺一般为:

浸涂法工艺制备AZO薄膜的一种典型过程如图4所示。将衬底插入含有金属离子的溶液中,然后以均匀速度将其提拉出来;在含有水分的空气中,水解和聚合反应同时发生;最后通过热处理形成薄膜。按溶质分类Sol-Gel法可分有机醇盐(成本

高、无机盐。后者可先通过热分解制成粒子胶体后成膜,也可先成膜后再热分解。但,无机盐的水解、聚合性能远不如有机醇盐,常要在溶胶中加入成膜剂。Sol-Gel法制备薄膜的优点是能大面积均匀成膜、无需昂贵的真空设备、利于实际应用。实践表明采用该工艺在玻璃两面制成TCO薄膜的热镜性能优于传统镀银薄膜。

5 透明导电薄膜的研究现状及应用

5.1 透明导电薄膜的研究现状

现在TCO膜的研究范围很广泛,很热门,材料品种很多,但主要集中在ITO以及

In2 O3和其他氧化物混合的领域。目前ITO薄膜不仅电子密度ne可高达1021cm-3,

电子迁移率μe在15~450cm2?V-1?s-1范围,电阻率可低到7x10-5Ω?cm,且对可见光

的透射率在90%以上,对红外光的反射率也在90%以上。这些优良的光电性能和易刻蚀,使ITO薄膜成为典型的透明导电薄膜材料而成为主流产品。近来关于AZO膜的研究开始热起来,这主要是AZO不仅具有ITO的基本性能而且还有其他优良性能(在氢环境中更稳定,有望不久成为ITO的替代产品。高分子透明导电薄膜的研究取得了不少突破。

将宽禁带的透明绝缘体In2O3,通过掺锡和形成氧空位转变为高简并半导体或

透明导电ITO薄膜,这是材料改性研究或功能设计的成功,无论是在理论研究上还是在应用开发上都有重要意义。由于单一组分的透明导电薄膜固有的物理、化学性能方面的缺陷,使得它们

在光学、电学、化学性能方面受到限制,极大地影响其应用。为了克服TCO膜单一组分的缺陷,研究者开始研究通过改变靶的成分将二元氧化物(ZnO、In2O3、SnO2或三元氧化物(In4Sn3O12按一定的比例进行烧结,从而提高了薄膜的光电性能。例如日本的T.Minaxmi等人先后研究了用纯度为99.99%的氧化物粉末在通过烧结形成靶材,利用直流/射频磁控溅射的方法制备了ZnO-SnO2Zn2In2O 5-In4Sn3

等膜,其中在室温下50W功率制备膜厚为20nm的In4Sn3O1 2膜的可见光平均透光率Tavg>96%,Zn2In2O5膜的Tavg>95%,方阻达到250~750Ω/cm2当膜厚在130nm 时,其方阻只有几十Ω/cm2。他们还研究了ZnO-In2O3,In2O3-CalnO3ZnO-O12V2O5,也得到了较好的结果。这已成为现在研究的主要方向。国内也紧跟国际研究趋势,纷纷进行报道。文献报道了用超声雾化喷涂(USES工艺制备了优质二氧化锡透明导电薄膜。U SES、MOCVD法尽管可以制备出低电阻率、高可见光透射率的ITO薄膜,但需要预先制备高蒸发速率的反应前体,因此成本较高、操作困难,现在还不适合工业化生产。文献报道由纯掺杂聚苯胺溶液或掺杂聚苯胺与PS、PMMA或EVA

共混液涂覆在透明基体膜上,复合膜在500~700nm波段,透光率>80%,表面方阻达到102~103Ω?cm-2。但是,国内并没多少人对多组分的情况进行研究,这一点要引起我们的重视,因为这种改性方法是一种新的尝试。

AZO(Al-doPed ZnO透明导电薄膜的研制开发国内外在广泛进行,但目前尚无竞争力,即处于研究与开发阶段,其特点是制造成本低于ITO、无毒、易光刻加工、在氢气氛中的化学稳定性比ITO膜好,有可能替代ITO产品,尤其在太阳能电池透明电极领域。南韩的Woon-JoJeong用AZO靶制备膜的Tvag>95%。T.S chuler等人利用图4所示浸涂法制备单层和多层AZO薄膜的工艺,最后400~4 500C经过热处理所沉积的薄膜的Tavg达到89%。国内在AZO方面的研究比较落后,取得技术上的突破还有待时日。

金属膜系列具有良好的导电性但透明度差的特点。这主要是因为金属中自由电子多。为了获得好的透明导电性、良好的机械性能,一般采用衬底膜/金属膜/上层膜的夹式结构。其中的金属层的厚度控制在12~25nm之间(具体数值与材料有关两头的采用SiO2、Al2O3等氧化物。设计时适当的选择上下两层的折射系数、光学膜厚,使这种结构的膜系既可减反又具有保护中间金属层的作用,且可提高可见光透过率。

为了提高Tavg,研究者在材料和工艺上创新,各种新工艺不断涌现。此外,国内外开始从光学上设计多层膜提高Tavg,目前有文献报道ITO/Ag/ITO、ZnS/Ag

/ZnS、AZO多层膜,但是仍无法达到高尖端产品需要达到的光电性能。作为高新技术,我国目前最高只能开发出可见光平均透光率达到88%左右的透明导电膜,还没有超过9 0%。在高透光率低方阻透明导电膜的研究领域里,将是机遇与挑战并存,需要我们做更深入的研究。

5.2 透明导电薄膜的产业化应用

透明导电膜因其特殊性,在电气和航空方面对其透光率和导电率都有很高的要求,其综合性能常用直属FTC来评价:FTC=T10/RS。T是薄膜的透光率RS是薄膜的方阻值;在光学应用方面,则要求其对可见光有好的透射性和对红外有良好的反射性。对其基本要求是:①表面方阻低,②透光率高,③面积大、重量轻,④易加工、耐冲击。表3归纳了透明导电薄膜的应用。

ITO因其良好的光电性能和刻蚀性,能制作复杂的电极,是LCD显示器中的关键元件。LCD代替CRT已是必然。太阳能电池中ITO/p-I-n/ITO/Metal结构可以提高能量的转化率15%以上。低压钠灯采用TCO等红外反射膜使光效提高到200

lm/W。巡航导弹电视制导头罩上沉积透明导电膜可提高其命中率。

6 未来展望

DCMS、MODVC以及Sol-Gel技术,已经开发成熟,形成批量生产能力。美、日、德垄断了ITO薄膜的关键技术并占领相当市场。ITO薄膜产品已经在电子、航空等领域得到广泛的应用。ITO薄膜产业化进程正在加速发展,并日趋成熟。正在开发的高清晰度电视(HDTV,将为ITO市场提供很好的发展空间,生产工艺和产品的发展前景十分看好。美国某研究机构预测透明导电薄膜在2003年全球可达到2亿美元。随着国内信息产业技术的发展,从1998年起,国产笔段码液晶显示器、点阵显示器已跃居世界产量第一,但与其相配套的ITO透明导电膜技术还没有完全国产化。例如,高质量ITO陶瓷靶却完全依赖进口,国内尚处于研发阶段,未形成批量生产。关键的镀膜工艺与先进国家还有很大的差距。所以我国科技部,北京、深圳等地纷纷将ITO靶材及薄膜作为″十五”计划中优先发展的产业。现在许多关键技术已实现了国产化。近期ITO薄膜的产业化将是稀有金属铟深加工和新型电子功能材料的主要方向之一。近年来AZO膜的研究受到重视,因其资源丰富、价格便宜、无毒、进一步研究的空间很大,可望成为ITO薄膜的替代。从而解决铟资源短缺的困扰。这是研究开发的一个大趋势之一。

膜材料发展前景与展望

膜材料发展前景与展望 一、国内外经济对膜产业的重大需求 近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。 在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。 在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。 在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％

以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。 此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。 经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。 在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。

导电胶的制备工艺及发展状况

导电胶的制备工艺发展现状 班级： 姓名： 学号： 指导教师：

导电胶的制备工艺发展现状 摘要：介绍了导电胶的分类、特点、材料配方等概况，并介绍了几种主要类型的导电胶简介、制备工艺、发展现状和发展趋势，并对导电胶的近代发展做了简要分析，近几年上国际上的最新成果，最后对提高我国导电胶总体性能提出了几点建议。 关键词：导电胶；填料；胶粘剂；铜粉导电胶；导电性能 前言： 导电胶是将提供导电性能的导电填料填充到提供机械性能的聚合物粘料中制得的电子化学品。它起源于20世纪70年代早期，起初主要用在陶瓷基板上IC晶片及被动元器件的精细间距引脚连接，并未获得广泛工业应用。大量使用的Sn／Pb金属合金焊料成本低、熔点低、强度高、加工塑性好、浸润性好，广泛应用于家电、数码电子产品、汽车等领域【1】。 导电胶由导电填料、聚合物粘料和其他助剂组成【2】。 1．导电胶分类 导电胶可以分为各向同性 ICAs IsotropicConductive Adhesives 和各向异性 ACAs AnisotropicConductive Adhesives 两大类【3】前者在各个方向有相同的导电性能，后者在X、Y方向是绝缘的而在Z方向上是导电的。通过选择不同形状和添加量的填料可以分别做成各向同性或各向异性导电胶【4】。 导电胶作为一种新型的复合材料其应用日益受到人们的重视, 有着广阔的市场前景和发展潜力。导电胶根据不同的标准可以有多种分类。根据导电粒子种类不同，可分为银系、金系、铜系和碳系导电胶等，其中应用最广的是银系导电胶；根据导电方向不同，可分为各向同性导电胶(ICA)和各向异性导电胶(ACA)两大类：ICA在各个方向有相同导电性能；ACA在Z轴方向上导电，而在X，Y轴上不导电。根据固化条件不同，可分为热固化型、常温固化型、高温烧结型、光固化型和电子束固化型导电胶等。根据粘料的类型，又可将导电胶分为无机导电胶和有机导电胶。 2导电胶的特点 2．1 银导电胶 在金属中银的电阻低，而且氧化速度慢，氧化物也导电，尽管价格高，仍然是最早使用的导电胶。银导电胶在使用中存在的最大问题是银的迁移现象，许多文献中均有这方面的研究报道。所谓迁移现象是指用于连接盘或导线的导电金属在长期高湿度环境中附加直流电压的情况下。导电金属离子会在绝缘体中移动，从而引起连接盘间或导线间的绝缘性下降，最终导致了短路的现象。它已成为电子产品迈向小型化、高集成化的一大难题，使银导电胶在高密度互连多层板中的推广应用受到限制。 银的迁移在电气和电子产品小型化时就成为问题，使引线间隔受到限制，引线密度难以提高。 为防止银的迁移，虽然已经从胶粘剂等方面进行了改性，但是还是难以控制银完全不发生迁移现象，目前最有效而且也是最现实的防止迁移的方法是控制导致银发生离子化的水分的存在，具体说就是把使用银导电胶部件置于气密条件下，让银导电胶在上下夹心保护下阻止水分的进入。

电热材料和热电材料的研究现状与发展

专业：金属材料工程学号：1040602209姓名：郝小虎电热材料和热电材料的研究现状与发展 一热电材料的研究现状与发展 １传统热电材料的研究现状 从实用的角度来看，只有那些无量纲优值接近１的材料才被视为热电材料。目前已被广泛应用的主要有３种：适用于普冷温区制冷的ＢｉｚＴｅａ类材料，适用于中温区温差发电的ＰｂＴｅ类材料，适用于高温区温差发电的ＳｉＧｅ合金。 1.1Ｂｉ－Ｔｅ系列 ＢｉＺＴｅａ化学稳定性较好，是目前ＺＴ值最高的半导体热电体材料。一般而言，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｓｎ等杂质的掺杂可形成Ｐ型材料，而过剩的Ｔｅ或掺人Ｉ，Ｂｒ，Ａｌ，Ｓｅ，Ｌｉ等元素以及卤化物掩Ｉ，ＣｕＩ，ＣｕＢｒ，ＢｉＩ３，ＳｂＩ３则使材料成为ｎ型。在室温下，Ｐ型ＢｉｚＴｅａ晶体的Ｓｅｅｂｅｃｋ系数。最大值约为２６０ｐＶ／Ｋ，ｎ型ＢｉｔＴｅａ晶体的ａ值随电导率的增加而降低，并达到极小值－２７０ｔ，Ｖ／Ｋ１６１，Ｂｉ２Ｔｅ。材料具有多能谷结构，通常情况下，其能带形状随温度变化很小，但当载流子浓度很高时，等能面的形状将随载流子的浓度而发生变化。室温下它的禁带宽度为0.13ｅＶ，并随温度的升高而减少。 1.2Ｐ１ｒＴｅ系列 ＰｂＴｅ的化学键属于金属键类型，具有ＮａＣｌ型晶体结构，属面心立方点阵，其熔点较高（１０９５Ｋ），禁带宽度较大（约０．３ｅＶ），是化学稳定性较好的大分子量化合物。通常被用作３００－９００Ｋ范围内的温差发电材料，其Ｓｅｅｂｅｃｋ系数的最大值处于６００－８００Ｋ范围内。ＰｂＴｅ材料的热电优值的极大值随掺杂浓度的增高向高温区偏移。ＰｂＴｅ的固溶体合金，如ＰｂＴｅ和ＰｂＳｅ形成的固溶体合金使热电性能有很大提高，这可能是由于合金中的晶格存在短程无序，增加了短波声子的散射，使晶格热导率明显下降，故使其低温区的优值增加。但在高温区，其ＺＴ值没有得到很好的提高，这是由于形成ＰｂＴｅ－ＰｂＳｅ合金后，材料的禁带明显变窄，导致少数载流子的影响增加，结果没能引起高温区ＺＴ值的提高［７１。 1.3Ｓｉ－Ｇｅ系列 ＳｉＧｅ合金的ａ值在Ｓｉｏ．ｉｓＧｅｏ．ａｓ达到极大值，其原因是在该组分处合金系统中的状态密度和有效质量达到极大值。但实际常用Ｓｉ含量高的合金来得到较高的优值，Ｓｉ含量高有以下好处：降低了晶格热导率；增加了掺杂原子的固溶度；使ＳｉＧｅ合金有较大的禁带宽度和较高的熔点，适合于高温下工作；比重小，抗氧化性好，适应于空间应用；同时降低了造价。ＳｉＧｅ合金是目前较为成熟的一种高温热电材料，适用于制造由放射线同位素供

金属氧化物透明导电材料地基本原理

金屬氧化物透明導電材料的基本原理 一、透明導電薄膜簡介 如果一種薄膜材料在可見光範圍內(波長380-760 nm)具有80%以上的透光率，而且導電性高，其比電阻值低於1×10-3 ·cm，則可稱為透明導電薄膜。Au, Ag, Pt, Cu, Rh, Pd, A1, Cr等金屬，在形成3-15 nm厚的薄膜時，都有某種程度的可見光透光性，因此在歷史上都曾被當成透明電極來使用。但金屬薄膜對光的吸收太大，硬度低而且穩定性差，因此人們開始研究氧化物、氮化物、氟化物等透明導電薄膜的形成方法及物性。其中，由金屬氧化物構成的透明導電材料(transparent conducting oxide, 以下簡稱為TCO)，已經成為透明導電膜的主角，而且近年來的應用領域及需求量不斷地擴大。首先，隨著3C產業的蓬勃發展，以LCD為首的平面顯示器(FPD)產量逐年增加，目前在全球顯示器市場已佔有重要的地位，其中氧化銦錫(In2O3:Sn, 意指摻雜錫的氧化銦，以下簡稱為ITO)是FPD的透明電極材料。另外，利用SnO2等製成建築物上可反射紅外線的低放射玻璃(low-e window)，早已成為透明導電膜的最大應用領域。未來，隨著功能要求增加與節約能源的全球趨勢，兼具調光性與節約能源效果的electrochromic (EC) window (一種透光性可隨施加的電壓而變化的玻璃)等也可望成為極重要的建築、汽車及多種日用品的材料，而且未來對於可適用於多種場合之透明導電膜的需求也會越來越多。 二、常用的透明導電膜

一些目前常用的透明導電膜如表1所示，我們可看出TCO佔了其中絕大部分。這是因為TCO具備離子性與適當的能隙(energy gap)，在化學上也相當穩定，所以成為透明導電膜的重要材料。 表1 一些常用的透明導電膜 三、代表性的TCO材料 代表性的TCO材料有In2O3， SnO2， ZnO， CdO， CdIn2O4， Cd2SnO4，Zn2SnO4和In2O3-ZnO等。這些氧化物半導體的能隙都在3 eV以上，所以可見光(約1.6-3.3 eV)的能量不足以將價帶(valence band)的電子激發到導帶(conduction band)，只有波長在350-400nm(紫外線)以下的光才可以。因此，由電子在能帶間遷移而產生的光吸收，在可見光範圍中不會發生，TCO對可見光為透明。

导电胶

异方性导电膜 异方性导电膜ACF,ACF胶,ACF胶带上海常祥实业有限公司作为3M和SONY顶级合作伙伴，全面代理3M和SONY异方性导电胶膜、ACF、异方性导电胶带、ACF胶带。 上海常祥优势代理SONY以下型号的ACF，ACF胶带，异方性导电膜：6920F，6920F3，9742KS，9142，9420，9920，9731SB，9731S9等各种型号。 其中6920系列用于中小型液晶面板的COG； 9731SB，9731S9用于中小型液晶面板的FOG； 9742KS用于等离子面板的FOG； 9420，9920用于大型液晶面板的FOG。 上海常祥实业同时代理3M异方性导 电胶膜、光学透明胶带、各种胶带、胶粘剂、绝缘粉末、氟材料等；Uninwell导电银胶、导电银浆、贴片红胶、底部填充胶、TUFFY胶、LCM密封胶、UV胶、异方性导电胶ACP、太阳能电池导电浆料等系列电子胶粘剂。可以为触摸屏行业、太阳能电池行业、RFID射频识别、LED行业、EL冷光片行业、LCM行业、集成电路封装等提供整合的解决方案。 为了更好的为尊崇的您提供优质服务，公司在深圳、北京、成都、苏州等地有设有分支机构。 3M导电胶带，异方性导电胶膜，各向异性导电薄膜的型号包括有：9703、9705、9706、9708、9709、9709SL、9712、9713、9719、7761、7763、7765、7805、7303、5303、7393、7376、7371、7378、8794、5363、7313、7396、5552R 等最新型号的ACF导电胶膜、异方性导电胶膜、异方性导电胶带、ACF胶带。 其中7303、5363用于软板连接到PCB 上，及电极与电线间的连接，主要是手机、数码相机、笔记本等数码产品装配用，用于替代锡焊和连接器等；异方性导电胶 异方性导电胶简述： Uninwell international导电胶性能优异。适用于LED、大功率LED、LED数码管、LCD、TR、IC、COB、PCBA、FPC、FC、LCD、EL冷光片、显示屏、压电晶体、晶振、谐振器、太阳能电池、光伏电池、蜂鸣器、半导体分立器件等各种电子元件和组件的封装以及粘结等。应用范围涉及电子元器件、电子组件、电路板组装、显示及照明工业、通讯、汽车电子、智能卡、射频识别、电子标签等领域。 Uninwell International是集研发、生产和销售为一体的跨国集团，是全球导电浆料导电银浆产品线最齐全的企业，其公司的BQ-异方性导电胶ACP―6996、6997、6998系列是全球顶尖的多位专家耗时多年开发出的。 异方性导电胶ACP可以广泛用于触摸屏、CSP、FPC、FPC/ITO glass、PET/ITO glass、PET/PET、倒装芯片(Flip chip)、液晶显示（LCD）、TP、电子标签、射频识别（RFID）、薄膜开关、EL backlight terminals等领域。 Uninwell International的 Breakover-quick-异方性导电胶ACA、ACP―6996、6997、6998是全球顶尖的多位专家耗时多年开发出的。其中6996系列为加热加压固化型；6997系列为加热低温固化型；6998系列为UV紫外线光固化型。 二异方性导电胶（ACA）简述 异方性导电胶又叫异向导电胶、ACA、ACP等。 ACA代表了聚合物键合剂的第一个主要分支，导电胶的各向异性使得材料在垂直于Z轴的方向具有单一导电方向。这个方向电导率是通过使用相对较低容量的 导电填充材料（5%-20%范围）来达到的，这里容量相对较低的结果导致晶粒间的 接触不充分，使得导电胶在x-y平面内导电性变差，而Z轴的粘胶、无论是以薄膜形式还是以粘胶形式，在待连接表面之间

电子封装用导电胶的研究进展与应用

电子封装用导电胶的研究进展与应用 摘要：随着微电子工业的发展，导电胶替代传统的锡铅焊料已经成为一种发展趋势。本文介绍了导电胶的组成和分类、导电机理及国内外导电胶的研究现状和发展方向。着重介绍了各向异性导电胶(ACAs)的研究现状和未来的发展。 关键词：各向异性导电胶；电子组装；研究发展。 The Recent Development and Application of Anisotropic Conductive Adhesives for Eletronic Packaging Abstract: As the development of electronic industry, conductive adhesives have been a good alternative available to replace traditional Pb/Sn solder. This paper introduces the ingredients and classification of conductive adhesives, as well as the electric conduction mechanism and the recent research progress and development. This paper highlights the recent research progress and future development. Keywords: ACAs, Electronic Packaging, Research Progress. 1 引言 随着科技发展，电子产业突飞猛进，但是它给人带来便利的同时也给人带来了危害。如许多电子电气产品中铅、镉、汞、六价铬、聚溴联苯(PBB)和聚溴二苯醚(PBDE)等是多种有毒有害物质。其中作为焊接用的锡铅焊料就是污染源之一。1986—1990 年, 美国通过了一系列法律禁止铅的应用, 瑞典政府提议在2001 年禁止在电路板上使用含铅焊膏, 日本规定2001年限制使用铅。[1]欧盟 1998年 4月提出的WEEE /Ro HS指令,已于 2003年 2月 13日生效。该指令要求进入欧盟的电子、电气产品须满足以下要求：(1)有毒有害物质, 包括铅、镉和汞等,含量不能超过法律规定值; (2)废弃物的处理要符合法律规定,否则不能进入欧盟市场。[2,3] 此外，随着电子产品向小型化、便携化方向发展。器件集成度的不断提高，传统的Pb/Sn焊料存在一系列材料及工艺问题，已经不能满足工艺要求，迫切需要开发新型连接材料。目前，各国都在抓紧研究Pb/Sn合金焊料的替代品。 其中，在微电子组装领域，导电胶膜是代替传统的Pb/Sn焊料的选择之一。与传统的Ph/Sn焊料相比，导电胶可以制成浆料，实现很高的线分辨率，而且导电胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，同时也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。 2 导电胶的组成 导电胶一般由预聚体、稀释剂、交联剂、催化剂、导电填料以及其他添加剂组成。 其中预聚体作为主要组分含有活性基团，为固化后的聚合物基体提供分子骨架。预聚体也是粘结强度的主要来源。导电胶的力学性能和粘结性能主要是由聚合物基体决定。稀释剂的作用是用来调节体系粘度，使之适合工艺要求。稀释剂

热电材料的研究进展

综合评述 热电材料的研究进展Ξ 沈　强　涂　溶　张联盟 (武汉工业大学材料复合新技术国家实验室430070) 摘　要:本文简要介绍了热电效应的应用状况和热电材料的基本特性,重点评述了热电烧结材料、高ZT值热电材料以及具有梯度结构的热电材料的研究进展。 关键词:热电效应,热电材料,品质因子,烧结材料,梯度结构 11引　言 热电效应(又称:温差电效应)从宏观上看是电能与热能之间的转换,因此从它被发现以来,人们就不断探求和开发其可能的工业用途。热电偶是其中最为成功的例子,它用于测量温度和辐射能已有一个多世纪的历史。由于金属的热电效应相当微弱,热电偶只是在开路条件下直接探测电压,而不是作为能量转换装置。直到50年代末期,半导体材料获得飞速发展以后,人们发现半导体材料具有很好的热电性能,颇具实用价值,此后对热电转换的研究取得了系列进展。目前,热电发电和热电制冷以它们独特的技术优势,已在许多领域得到了实际应用。 21热电效应的应用状况 热电效应是由电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称,它包括相互关联的三个效应:Seebeck效应、Peltier效应和T hom son 效应[1]。 1821年,T.J.Seebeck发现,由两种不同导体a,b构成的闭合回路的两端接点的温度不同时,回路中就产生电流,这种现象称为Seebeck 效应。开路条件下的电动势称为温差电动势,亦称为Seebeck电动势: dV=Αab dT Αab为Seebeck系数,在冷端接点处,若电流由a流向b,则Αab为正,反之为负。其大小取决于接点温度及组成材料。 Peltier效应是C.A.Peltier在1834年发现,并以他的名字命名的。当两种不同导体组成回路的接点有微小电流流过时,一个接点会放热,另一个接点则吸热。而改变电流的方向,放热和吸热的接点也随之改变。在时间dt内,产生的热量与流经的电流成正比: dQ p=Πab I ab dt Πab为Peltier系数,当电流由a流向b,I ab取正,dQ p>0,吸热,反之放热。Πab的大小与接点温度和组成材料有关。 T hom son效应是指当一段存在温度梯度的导体通过电流I时,原有的温度分布将被破坏,为了维持原有的温度分布,导体将吸收或放出热量。T hom son热与电流密度和温度梯度成正比: dQ t=ΣIdt(dT dx) Σ为T hom son系数,符号规则与Peltier效应相同,当电流流向热端,dT dx>0,Σ>0,吸热。 以上的Seebeck系数Αab、Peltier系数Πab和T hom son系数Σ,都是表征热电材料性能的重要参量,其相互关系可由Kelvin关系式表述如下:Πab=Αab T Σa-Σb=T(dΑab dT) — 3 2 — Ξ国家自然科学基金资助批准号:59581002

纳米材料研究现状及应用前景要点

纳米材料研究现状及应用前景 摘要：文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法，综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域，并简单展望了纳米科技在未来的应用。 关键词：纳米材料；纳米材料制备；纳米材料性能；应用 0 引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料，制备方法及应用领域日新月异。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，包括纳米粉体( 零维纳米材料，又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒，一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟，是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，如纳米碳管，可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜；致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料，主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复

什么是深隆导电胶以及它的研究现状

什么是深隆导电胶以及它的研究现状 北京瑞德佑业王雅蓉I8OOII3O8I2 1 SLONT 深隆导电胶的研究现状 1.1纳米SLONT 深隆导电胶 目前广泛应用于SLONT 深隆导电胶中的导电填料一般为C 、Au 、Ag 、Cu 和Ni 等。Au 的导电性能较好，并且性能稳定，但其价格较高；Ag 的价格比Au 低，但在电场作用下会产生迁移等现象，从而降低了导电性能和使用寿命；Cu 、Ni 价格低廉，在电场作用下不会产生迁移，但温度升高时会发生氧化反应，导致电阻率增加；碳粉在长时间高温条件下使用时容易形成碳化物，致使电阻变大、导电性能下降，并且其受环境影响较大。纳米碳管具有较强的力学性能，将其作为导电填料，可以明显增加SLONT 深隆导电胶的拉伸强度（1 700 MPa ）；另外，纳米碳管的管状轴承效应和自润滑效应，使其具有较高的耐摩擦性、耐酸碱性和耐腐蚀性能，从而提高了含纳米碳管SLONT 深隆导电胶的使用寿命和抗老化性能[1-2] 。 [3] 制备了导电性能极好的双组分纳米银/碳复合管SLONT 深隆导电胶。研究结果表明：该SLONT 深隆导电胶的体积电阻率低于10 -3 Ω·m ，剪切强度高于150 MPa ，剥离强度高于35 N/cm ；与传统导电银粉胶粘剂相比，该SLONT 深隆导电胶可节省银原料30%～50%. [4] 等制备了以碳纳米管和镀银碳纳米管为导电填料的各向同性SLONT 深隆导电胶（ICA ）。研究结果表明：以碳纳米管作为导电填料，当准（碳纳米管）=34%时SLONT 深隆导电胶的最低电阻率为 2.4×10 -3Ω·cm ，当准（碳纳米管）=23% 时SLONT 深隆导电胶的剪切性能最好；以镀银碳纳米管为导电填料，当准（镀银碳纳米管）=28% 时，SLONT 深隆导电胶的最低电阻率为2.2×10 -4Ω·cm ；当SLONT 深隆导电胶中分别填充碳纳米管和镀银碳纳米管时，SLONT 深隆导电胶的抗老化性能均较好，在85 ℃/RH85% 环境中经过1 000 h老化测试后，SLONT 深隆导电胶的体积电阻率和剪切强度的变化率均低于10%. [5] 等研究了碳纳米管用量对SLONT 深隆导电胶性能的影响。结果表明：当准（碳纳米管）=0.1%～5% 时，SLONT 深隆导电胶电阻的变化与填料用量没有直接的关系；当准（碳纳米管）=1% 时，SLONT 深隆导电胶的导电效果最好；当温度为199 ℃、准（碳纳米管）=2.5% 时，电阻率达到最低值（为1.5×10 -4Ω·m ）。 1.2复合SLONT 深隆导电胶 复合型导电高分子材料已发展成为一种新型的功能性材料，在抗静电、电磁屏蔽、导电、自动控制和正温度系数材料等方面具有广阔的应用前景，其市场需求量不断增大。 [6] 等采用无钯活化工艺在环氧树脂（EP ）粉末上形成活性点，利用化学镀法成功制备出新型外镀银铜/EP 复合导电粒子，其电阻率为 4.5×10 -3Ω·cm ，可以作为各向异性SLONT 深隆导电胶的导电填料（代替纯金属导电填料）。 [7] 等制备出一种新型低熔点各向异性SLONT 深隆导电胶。研究结果表明：该SLONT 深隆导电胶的电阻低于10 mΩ，而传统SLONT 深隆导电胶的电阻则低于l 000 mΩ；该SLONT 深隆导电胶可以在电流密度为10 000 A/cm 2的条件下使用；高压蒸煮试验前后，SLONT 深隆导电胶的电阻和电流密度均没有发生变化，而剪切强度的变化率为23% 。1.3紫外光固化SLONT 深隆导电胶 紫外光（UV ）固化SLONT 深隆导电胶是近年来开发的新品种。与普通SLONT 深隆导电胶相比，其将紫外光固化技术与SLONT 深隆导电胶结合起来，赋予了SLONT 深隆导电胶新的功能，并扩大了SLONT 深隆导电胶的应用范围。该SLONT 深隆导电胶具有固

【开题报告】ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究

开题报告 电气工程与自动化 ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究 一、选题的背景与意义： 随着电子信息产业的迅猛发展，透明导电薄膜材料被广泛应用于半导体集成电路、平面显示器、抗静电涂层等诸多领域，市场规模巨大。 1. 透明导电薄膜的概述 自然界中往往透明的物质不导电,如玻璃、水晶、水等，导电的或者说导电性好的物质往往又不透明,如金属材料、石墨等。但是在许多场合恰恰需要某一种物体既导电又透明,例如液晶显示器、等离子体显示器等平板显示器和太阳能电池光电板中的电极材料就是需要既导电又透明的物质。透明导电薄膜是薄膜材料科学中最重要的领域之一，它的基本特性是在可见光范围内，具有低电阻率，高透射率，也就是说，它是一种既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。正是因为它优异的光电性能，它被广泛的应用在各种光电器件中，例如：平面液晶显示器（LCD），太阳能电池，节能视窗，汽车、飞机的挡风玻璃等。自从1907年Badeker制作出CdO透明导电薄膜以后，人们先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等为基体的透明导电薄膜。目前世界研究最多的是掺锡In2O3（简称ITO）透明导电薄膜，掺铝ZnO（简称AZO）透明导电薄膜。同时，人们还开发了CdInO4、Cd2SnO4、 Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。 2. SnO2基薄膜 SnO2（Tin oxide，简称TO）是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度Eg=3.6eV，n 型半导体。本征SnO2薄膜导电性很差，因而得到广泛应用的是掺杂的SnO2薄膜。对于SnO2来说，五价元素的掺杂均能在禁带中形成浅施主能级，从而大大改善薄膜的导电性能。目前应用最多、应用最广的是掺氟二氧化锡（SnO2:F，简称FTO）薄膜和掺锑二氧化锡（SnO2:Sb,简称ATO）薄膜。SnO2:Sb薄膜中的Sb通常以替代原子的形式替代Sn的位置。掺杂Sb浓度不同，电阻率不同，最佳Sb浓度为0.4%-3%（mol）的范围对应电阻率为10-3Ω·cm，可见光透过率在80%-90%。SnO2:F薄膜热稳定性好、化学稳定性好、硬度高、生产设备简单、工艺周期短、原材料价格廉价、生产成本

新型热电材料及研究进展

新型热电材料及研究进展摘要：热电效应在发电和致冷方面有着巨大的应用潜力。从如何提高热电材料热电优值的理论研究出发,列出了寻找高优值热电材料的几种主要途径。在此基拙上,重点介绍了最近几年来新型热电材料的研究发展情况,包括笼式化合物、超晶格热电材料、Half一Hueselr合金等。并提出了亚待解决的问题和今后的研究方向。 关键字：热电；电优值；新型热电材料 1引言 能源是人类活动的物质基础，随着人类活动以及工业化革命的不断进行，传统的一些不可再生能源开始日益枯竭’所以新能源的开发迫在眉睫，而新能源的开发利用需要借助能源材料来实现’能源转换材料（热电材料）成为材料科学热点’热电材料的应用主要有温差发电和热电制冷，温差发电是利用效应，直接将热能转化为电能的研究’温差发电在工业余热&废热和低品味热温差发电方面有很大的潜在应用’与温差发电相反，热电制冷利用效应可以制造热电制冷机’热电制冷具有机械压缩制冷机所没有的一些优点，尺寸小质量轻无任何机械转动部分工作无噪声无液态或气态介质，因而不存在污染环境问题；可以实现精确控温，响应速度快，器件使用寿命长，因此热电制冷已用于很多领域’另外，热电制冷材料的一个可能具有实际应用意义的场合是为超导材料的使用提供低温环境’1823年,Seebeck首次发现了热电效应(又称温差电效应),从而开始了人类对热电材料的研究和应用。近年来,随着人们对环境和能源问题的日益重视,热电材料开始受到更为普遍的关注。 2材料的热电效应 热电材料具有3 个基本效应，即效应效应和效应，这3 个效应奠定了热电理论的基础，同时也确定了热电材料的应用方向。 Seebeck效应又称为温差电效应，是指在两种不同金属构成的回路中，如果两个接头处的温度不同，发现了回路中有一电动势存在Seebeck 效应的大小可通过Seebeck系数（温差电动势率）来表征 3新型热电材料种类 随着科技进步和新材料合成技术的发展&各种测试手段的不断提高以及计算机在材料 研究中的广泛应用，使得目前热电材料的研究日新月异，大量的新型热电材料层出不穷。 3.1半导体金属合金型热电材料 金属材料的热电效应非常小,除在测温方面的应用外,其他没有实际的应用价值。直到20世纪50年代,人们发现小带隙(small band gap)掺杂半导体比金属大很多热电效应,研制温差电源和热电制冷器已具有现实意义[1]。这类材料以Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ族及稀土元素为主。目前,研究较为成熟并且已经应用于热电设备中的材料主要是金属化合物及其固溶体合金如 Bi2Te3/Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等,这些材料都可以通过掺杂分别制成P型和n型材料。有报道称在实验室得到的最高ZT值达到2.2 (AgPb m SbTe2+m, 800K)[2]到2.4(Bi2Te3/Sb2Te3超晶格, 300K) [3]。通过调整成分、掺杂和改进制备方法可以进一步提高这些材料的ZT,通过化学气相沉积（ CVD ）过程得到综合两维Sb2Te3/Bi2Te3超晶格薄膜的ZT高达2.5[4]，ZT的研究还在继续进行[5]。但是这些热电材料存在制备条件要求较高,需在一定的气体保护下进行,不适于在高温下工作以及含有对人体有害的重金属等缺点。 3.2方钴矿(Skutterudite)热电材料 Skutterudide是CoSb3的矿物名称，名称为方钴矿，是一类通式为AB3的化合物（其中A是金属元素，如Ir、Co、Rh、Fe等；B是V族元素，如As、Sb、P等）。二元Skutterudite 化合物是窄带隙半导体，其带隙仅为几百毫电子伏，同时此类化合物具有较高的载流子迁移率和中等大小的反Seebeek系数，但热导率比传统的热电材料要高.此类化合物的显著特点

透明导电薄膜的研究现状及应用

透明导电薄膜的研究现状及应用 李世涛乔学亮陈建国 （武汉华中科技大学模具技术国家重点实验室） 摘要：综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。 关键词：透明导电，薄膜，平均透光率，ITO，电导率 1 前言 透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物膜占主导地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。氧化铟锡（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ简称为ＩＴＯ）薄膜、氧化锌铝（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，简称ＡＺＯ）膜都是重掺杂、高简并ｎ型半导体。就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。金属氧化物透明导电薄膜（ＴＣＯ：ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的缩写）的研究比较早，Ｂａｋｄｅｋｅｒ于１９０７年第一个报道了ＣｄＯ透明导电薄膜。从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣，因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。１９５０年前后出现了硬度高、化学稳定的ＳｎＯ２基和综合光电性能优良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，并制备出最早有应用价值的透明导电膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。ＺｎＯ基薄膜在２０世纪８０年代开始研究得火热。ＴＣＯ薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶；晶粒取向单一，目前研究较多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。１９８５年，ＴａｋｅａＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙａｔａ首次用汽相聚合方法合成了导电的ＰＰＹ－ＰＶＡ复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域，更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。 透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体／绝缘体／半导体（ＳＩＳ）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。由于ＩＴＯ薄膜材料具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管（ＴＦＴ）制造、平板液晶显示（ＬＣＤ）、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用，形成一定市场规模。 制备透明导电薄膜的方法很多：物理汽相沉积（ＰＶＤ）（喷涂法、真空蒸发、磁控溅射、高密度等离子体增强（ＨＤＰＥ）蒸发、脉冲激光沉积（ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＰＬＤ）技术、化学汽相沉积（ＣＶＤ）、原子层外延（ＡＬＥ）技术、反应离子注入以及溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）技术等。然而，适合于批量生产且已经形成产业的工艺，只有磁控溅射法和溶胶－凝胶法。特别是，溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜，而被广泛应用于显示器件中ＩＴＯ薄膜的制备。美欧和日本均在发展ＩＴＯ产业，其中日本夏普、日本电气和东芝三大公司都在其工厂内开发ＩＴＯ薄膜。深圳几家导电玻璃公司在进口和国产生产线上制造ＬＣＤ用导电玻璃。而ＡＺＯ薄膜由于其在实用上还有许多问题，现在还处于研究阶段。综上所述，ＩＴＯ薄膜性能优异，制

透明导电薄膜研究进展

氧化锌基透明导电薄膜研究 汇报人：卢龙飞 导师:齐暑华 学号：2014201921 摘要：本文简要介绍了氧化锌基导电薄膜的基本特征、发展近况，并对其前景进行了展望。关键词:氧化锌导电薄膜参杂 Progess in research of ZnO based transparentconductinve films Abstract:Basic traits and latest development of ZnO based conductive thin films are introduced in this paper,and the prospect of ZnO conductive films was also forecased. Keywords:ZnO conductive thin films doping 0．引言 透明导电氧化物薄膜(transparent conductive oxide films)[1-3],简称TCO,由于本身的透明性和导电性,迅速发展成为重要的功能薄膜材料,在透明电极(太阳能电池、显示器、发光二极管LED、触摸屏等)、面发热膜(除霜玻璃)、红外反射族(汽车贴膜、建筑窗坡璃)、防静电膜、电磁屏蔽膜、电致变色密、气敏传感器、高密度存储、低波长激光器、光纤通信等领域得到广泛的应用透明导电材料是一类对可见光具有高透光率，同时又具有高导电率的特殊材料由于其特有的光电性能，透明导电材料在电子信息技术光电技术新能源技术以及国防技术中具有广泛的应用[4-7]。自20世纪80年代以来，人们开始关注Zn O薄膜。相比氧化铟锡(ITO)而言，ZnO具有原材料廉价无毒沉积温度低等优点，并且在H2等离子体环境下具有更好的稳定性尽管ITO薄膜目前仍是工业化应用最多的透明导电材料，但研究表明，在ZnO中通过掺杂Al、Ga、In等元素能有效提高薄膜光电性能，未来有望替代ITO成为最具竞争力的透明导电材料早期研究者大多在硬质材料衬底如硅片玻璃陶瓷上制备ZnO基透明导电薄膜。然而，科学技术的发展，越来越多的电子器件开始朝柔性化超薄化方向发展，比如触摸屏太阳能电池等，使得对柔性透明导电薄膜的需求日益迫切柔性透明导电薄膜有许多独特优点，例如可绕曲质量小不易碎易于大面积生产成本低便于运输等。因此，开发具有实用前景并且性能优异的柔性透明导电薄膜具有非常重要的现实意义。 1.ZnO基本特征 氧化锌（ZnO, Zinc Oxide）是一种新型的宽带隙II-VI 族化合物半导体材料，兼具有光电、压电、热电以及铁电等特性，可以方便地制备成薄膜以及各种形态的纳米结构。ZnO主要有四方岩盐矿立方闪锌矿和六方纤锌矿3种结构，通常情况下以纤锌矿结构存在，属六方晶系热稳定性好熔点1975℃，常温下禁带宽度为3.37eV对应于近紫外光阶段，作为一种压电材料，具有激活能大（60 meV）、压电常数大、发光性能强、热电导高等特点[8]。ZnO存在很多浅施主缺陷主要有氧空位V0和锌间隙Znｉ，使得ZnO偏离化学计量比表现为ｎ型本身就有透明导电性，但高温下400K电稳定性不好同时红外反射率较低。 ZnO有较大的耦合系数；ZnO中掺杂Li 或Mg 时可作为铁电材料；ZnO与Mn元素合金化后是一种具有磁性的半导体材料；高质量的单晶或纳米结构ZnO可用于蓝光或紫外发光二极管（LEDs）和激光器（LDs）；通过能带工程，如在ZnO中掺入适量的MgO或CdO形成三元合金，可以实现其禁带宽度在2.8~4.0 eV 之间的调控。通过掺杂III 族元素（B、Al、Ga、In、Sc、Y）或IV 族元素（Si、Ge、Ti、Zr、Hf）以及VII 族元素（F）之后，ZnO有优良的导电性，同时也有可见光高透过性，可用作透明导电氧化物薄膜材料，应用于平板显示器、薄膜太阳电池等多个领域[9]。ZnO基薄膜在氢等离子气氛下的化学稳定性良好，并且原材料丰富、价廉、无毒，所以近年来ZnO基透明导电薄膜被研究应用于薄膜太阳电池的透明电极[10]。 2.透明导电薄膜

导电胶的应用和研究1.导电胶的概述导电胶是一种固化或干燥后

导电胶的应用和研究 1．导电胶的概述 导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂,它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为 主要组成成分, 通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起, 形成导电通路, 实现被粘材料的导电连接。由于导电胶的基体树脂是一种胶黏剂, 可以选择适宜的固化温度进行粘接, 如环氧树脂胶黏剂可以在室温至150℃固化, 远低于锡铅焊接的200℃以上的焊接温度, 这就避免了焊接高温可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成。同时, 由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展, 铅锡焊接的0.65mm的最小节距远远满足不了导电连接的实际需求, 而导电胶可以制成浆料, 实现很高的线分辨率。而且导电胶工艺简单, 易于操作, 可提高生产效率, 也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。所以导电胶是替代铅锡焊接, 实现导电连接的理想选择。 目前导电胶已广泛应用于液晶显示屏（LCD）、发光二极管（LED）、集成电路(IC)芯片、印刷线路板组件(PCBA)、点阵块、陶瓷电容、薄膜开关、智能卡、射频识别等电子元件和组件的封装和粘接, 有逐步取代传统的锡焊焊接的趋势。 2. 导电胶的分类及组成 2.1 导电胶的分类 导电胶种类很多, 按导电方向分为各向同性导电胶（ICAs，Isotropic Conductive Adhesive）和各向异性导电胶（ACAs，Anisotropic Conductive Adhesives）。ICA是指各个方向均导电的胶黏剂, 可广泛用于多种电子领域；ACA则指在一个方向上如Z方向导电, 而在X和Y方向不导电的胶黏剂。一般来说ACA的制备对设备和工艺要求较高, 比较不容易实现, 较多用于板的精细印刷等场合, 如平板显示器（FPDs）中的板的印刷。 按照固化体系导电胶又可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。其中uninwell International只从收购Breakover-quick以后，成为导电胶全球产品线最齐全的企业集团，产品涵盖室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。 室温固化导电胶较不稳定, 室温储存时体积电阻率容易发生变化。高温导电胶高温固化时金属粒子易氧化, 固化时间要求必须较短才能满足导电胶的要求。目前国内外应用较多的是中温固化导电胶（低于150℃）, 其固化温度适中, 与电子元器件的耐温能力和使用温度相匹配, 力学性能也较优异, 所以应用较广泛。紫外光固化导电胶将紫外光固化技术和导电胶结合起来, 赋予了导电胶新的性能并扩大了导电胶的应用范围, 可用于液晶显示电致发光等电子显示技术上, 国外从上世纪九十年代开始研究,其中uninwell International的BQ-6999系列紫外光固化导电银胶属于行业首创，得到客户的普遍认可和高端客户的大力追捧。 2.2导电胶的组成 导电胶主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。目前市场上使用的导电胶大都是填料型。 填料型导电胶的树脂基体, 原则上讲, 可以采用各种胶勃剂类型的树脂基体, 常用的一般有热固性胶 黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚