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磁控溅射制备Mn-Co-Ni-O热敏红外探测薄膜
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:红外与激光工程
  • 时间:2014
  • 页码:1068-1072
  • 分类:TN215[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海200083
  • 相关基金:国家自然科学基金(11204336,61275111);上海市自然科学基金(12ZR1452200);中国科学院上海技术物理研究所创新专项(Q-ZY-96,Q-ZY-89)
  • 相关项目:锰钴镍过渡金属氧化物新型铁磁半导体特性及其磁隧穿结研究
中文摘要:

尖晶石Mn-Co-Ni-O三元氧化物具有优良的负温度系数(NTC),是一种制作热敏红外探测器较为理想的材料。采用射频磁控溅射法在非晶Al2O3衬底上制备了Mn1.56Co0.96Ni0.48O4(MCNO)多晶薄膜。使用能量色散X射线谱(EDS)对薄膜中金属元素组分进行了测量,分析得出薄膜中金属元素组分与靶材中的组分偏离在5%以内。对经过750℃空气中退火后的薄膜结构、电学和光学性质也进行了研究。实验结果表明:退火后薄膜具有单一立方尖晶石结构,且薄膜表面致密、均匀性好;薄膜的传导机制遵循小极子跃迁传导,在240~330 K范围内符合VRH模型,其激活能和电阻温度系数(TCR)在室温下(300 K)分别为0.297 eV和-3.83%K-1;薄膜在紫外-可见波段具有较高的吸收率,间接带宽为0.61 eV。

英文摘要:

Mn-Co-Ni-O spinel, owing to its low resistivity and large temperature dependent resistivity, is an attractive ternary system for thermistor applications and infrared detecting bolometers. Mn1.56Co0.96Ni0.48O4 (MCNO) polycrystalline films for infrared detection were successfully deposited on amorphous Al2O3 substrates by radio-frequency (RF) magnetron sputtering. Energy dispersive spectroscopy (EDS) indicates, for all the MCNO films, that the deviations of metallic element composition rank less than 5% comparing to the target . Structural , electrical , optical properties of MCNO films annealed at 750 ℃ were also investigated. X-ray diffraction shows the 750℃ annealed sample has a single cubic spinel phase, and the film is of favorable crystallization and compact density. The conduction mechanism of MCNO thin film follows the small-polaron hopping model, and the hopping type is variable-range-hopping (VRH) at 240-330 K. The TCR and the activation energy of MCNO films at room temperature (300 K) is 0.297 eV and -3.83%K-1, respectively. Also, the absorption coefficient αhas a relatively high value in the region of ultraviolet-visible and the indirect band gap is about 0.61 eV.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466