寬禁帶半導(dǎo)體氧化物的高溫介電性能研究.pdf

1、寬禁帶材料是一種新型的材料，最大的特點(diǎn)是禁帶寬度(Band gap)大、擊穿電場(chǎng)(Breakdown field)高、熱導(dǎo)率(Coefficient of thermal conductivity)高，非常適合于高頻率、大功率、抗輻射和高密度的電子集成器件的制作。根據(jù)不同材料的獨(dú)特禁帶寬度，我們還可以制作出各種不同顏色光的光器件以及探測(cè)器件，能夠更好的適應(yīng)不同的工作環(huán)境。同時(shí)，介電性能作為材料的基本特性之一，它的研究在材料應(yīng)用上有著非比

2、尋常的意義，我們知道，金屬物的禁帶寬度非常窄，而絕緣體的禁帶寬度通常較寬。與此同時(shí)，絕緣體又是良好的介電材料，具有高的介電常數(shù)，因此寬禁帶半導(dǎo)體的介電性能很有研究的價(jià)值。本文以一系列寬禁帶氧化物材料（HfO2，Gd-CeO2，TbFeO3）為研究對(duì)象，利用完善且可靠的介電測(cè)量設(shè)備及理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究:
　　(1)用標(biāo)準(zhǔn)的固相反應(yīng)制備純的HfO2陶瓷，2％和20％的Gd摻雜HfO2陶瓷樣品。我們?cè)跍囟确秶鸀?00 K到1050 K

3、，頻率范圍從20到106赫茲下，研究了樣品的介電性能。結(jié)果表明大約發(fā)生在20赫茲頻率和450 K溫度的條件下，樣品表現(xiàn)為本征的介電行為。在溫度高于450K時(shí)出現(xiàn)了2個(gè)與氧空位有關(guān)的弛豫（R1和R2），低溫的弛豫是一種晶粒引起的偶極子弛豫，高溫的弛豫是晶界引起的Maxwell-Wagner弛豫。純的樣品和微摻雜(2％Gd)的樣品的介電性能主要是由晶界引起。重度的20％摻雜會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)從單斜相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?，介電性能主要由晶粒引起?br>　　

4、(2) Gd2O3摻雜CeO2陶瓷樣品由共同沉淀方法制作而成。介電性能的測(cè)量范圍為溫度（350到950K）和頻率（100到10MHz）。GDC樣品隨著溫度上升出現(xiàn)3個(gè)弛豫過程，激活能分別為0.76，0.88和1.03eV。低溫，中等溫度和高溫的弛豫分別由體內(nèi)，晶界和接觸的作用有關(guān)。
　　(3) TbFeO3陶瓷樣品是通過傳統(tǒng)的固相反應(yīng)制成。利用溫譜，阻抗譜和模量譜對(duì)TbFeO3陶瓷樣品進(jìn)行了溫度從300 K到1073 K，頻率從1