The fabrication of silver ion implantation-modified electrode and its

Chapter 3 Device Fabrication Technology
About 1020 transistors (or 10 billion for every person in the world) are manufactured every year.
VLSI (Very Large Scale Integration) ULSI (Ultra Large Scale Integration) GSI (Giga-Scale Integration)
(d) Etching and Resist Strip
Si
Si
Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits (C. Hu)
Slide 3-6
3.3 Lithography
• R kl due to optical diffraction • Wavelength l needs to be minimized. (248 nm, 193 nm, 157 nm?) • k (<1) can be reduced will • Large aperture, high quality lens • Small exposure field, step-and-repeat using “stepper” • Optical proximity correction • Phase-shift mask, etc. • Lithography is difficult and expensive. There can be 40 lithography steps in an IC process.
SiO 2
SiO 2
(3)

Implementation of Zn–Ion Batteries[J].Joule，4（2020）771–799.
[3] P.Liu，J.Zhu，J.Zhang，etal. P Dopants Triggered New Basal Plane
关键词 ：锌离子电池 ；掺杂 ；磷 ；二硫化钼 中图分类号 ：TM912 文献标志码 ：A 文章编号 ：1003–6490（2021）07–0156–02
Application of Phosphorus-doped Molybdenum Disulfide in Zinc Ion Battery
主要是因为锌离子与正极材料之间的静电相互作用比较强烈。
虽然水分子在锌离子周围的共插入可以缓冲它们的高电荷密 度，但 Zn2+ 的水合离子半径大，对插层材料的结构具有更高 的要求 [2]。
的相同水热过程制备纯 MoS2（标记为 MoS2）。 1.2 电池组装
为了获得工作电极，将 P-MoS2 纳米球、导电炭黑和聚偏 氟乙烯以 7 ∶ 2 ∶ 1 的质量比混合，加入 N- 甲基 -2- 吡咯烷 酮（NMP）进行碾磨。随后，将碾磨得到的浆料均匀涂在钛 箔上，并在 70℃下干燥 12h，最后将其裁成直径为 12mm 的圆 片。负极采用商用锌箔。首先将锌箔用砂纸打磨并裁成直径
1.2
比容量（mAh g-1） 库伦效率
120
100
100
1.0A g-1 80
80
Zn/P-MoS2
60
60
Zn/MoS2
40 40
20
20
0
0
0
100 200 300 400 500
循环次数
图4 Zn//P-MoS2电池和Zn//MoS2电池的循环性能 3 结论

离子凝华技术Ion Condensation Technology:Ion condensation technology is a process used in various fields, including environmental science and material science, to remove or manipulate ions in a controlled manner. This technology involves the condensation of ions from a gaseous or liquid phase onto surfaces, often leading to the formation of thin films or coatings.The process typically begins with the generation of ions, either through natural processes or artificially induced ionization. These ions are then directed towards a target surface where they undergo condensation. The condensation process may involve factors such as temperature, pressure, and electric fields to control the deposition rate and morphology of the resulting films.Applications of ion condensation technology are diverse and include ion beam deposition for thin film fabrication, ion implantation for semiconductor device manufacturing, and ion-assisted deposition for surface modification and functionalization.离子凝结技术：离子凝结技术是一种在环境科学和材料科学等各个领域中使用的过程，用于以受控方式去除或操纵离子。

第30卷　第6期2007年12月电子器件Ch inese Jou r nal Of Elect ro n DevicesVol.30　No.6D ec.2007Humidity Sensing Pr oper ties of Zn 2+2Doped Titania Films 3H OU Yan 2f ei 1,S H I Zh i 2mi ng 1,SO N G L i 2l i 2,L I B a 2j i n 2,J I N L i 2n a 1,YA N L ong11.S chool of Materi als S cience and Engi neerin g ,Inner Mon gol i a Uni versi t y of Technol ogy ,Hohhot 010051,China;2.S chool of Inf or mat i on En gi neeri ng ,I nner Mongoli a Univers it y of Technolog y ,Hohhot 010051,Chi naAbstract :The Zn 2+2doped ti tania fi lm s were p repared on t he quartz gla ss whose surface was pri nt ed wit h com b 2li ke A g elect rode by t he sol 2gel met hod and t hen a series of humidit y sensi ng assemblie s were con 2str ucted.The eff ect s of Zn 2+dopant ,sintering t empe rat ure and worki ng f requency on humi dit y sensi ng properties of fil ms were st udied.Experimental resul t s show t hat ,t he assem blies worki ng at lower f re 2quency appea r bet te r humidit y sensi tivit y.The sensing p ropert ies were decreased wit h t he i ncrea se of Zn 2+addition ,t he humidit y se nsing t hreshol d i ncreasing and t he range of variation of impedance wi t h humidit y decreasi ng.Wit h t he increase of si nte ri ng tempera t ure ,t he humidit y sensi ng propert y present s fi rst 2im 2proved and t hen deteriorat ed t rend for t he asse mblies wit h t he sa me Zn 2+addi tion.K ey w or ds :t it ania ;fil m ;humi di t y sensi ng ;ion dopi ng EEACC :0520锌离子掺杂的氧化钛薄膜的湿敏性能研究3侯燕飞1,史志铭1,宋丽丽2,李巴津2,金丽娜1,闫　龙11.内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010051;2.内蒙古工业大学信息工程学院,内蒙古呼和浩特010051收稿日期2823基金项目国家自然科学基金项目资助(5563)作者简介史志铭(62),男,博士,研究方向为精细功能陶瓷,纳米薄膜,稀土应用,材料力学行为;侯燕飞(82),女,硕士研究生,研究方向为功能薄膜摘　要:采用溶胶-凝胶法在印有梳状银电极的石英玻璃表面制备了不同含量锌离子掺杂的氧化钛薄膜,通过烧结制得一系列湿敏元件,研究了锌离子掺杂量、烧结温度和工作频率对薄膜湿敏性能的影响.研究结果发现,较低的工作频率下元件的湿度敏感性能较好.随着锌掺杂量的增加,湿敏性能降低,表现在湿度敏感点升高,阻抗随湿度的变化幅度减小.相同掺杂量下,随着烧结温度的升高,元件的湿敏性能呈现先改善后恶化的趋势.关键词:氧化钛;薄膜;湿度敏感;离子掺杂中图分类号:TN 304.55;TJ P212.2 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)0621995203 近年来氧化钛薄膜被广泛用作制备湿敏传感器的湿敏材料[1].Montesperelli [2]等人发现掺杂10at %K +的TiO 2薄膜,在40℃且湿度变化区间为4～85%RH 时,具有较好的湿敏性能;Y ing 等人[3]设计了具有低成本、高敏感性和高稳定性的TiO 22K 2O 2LiZn 2VO 4薄膜湿敏传感器;T ai [425]等人发现在30～90%RH 湿度范围内,双层SnO 22TiO 2薄膜比单层薄膜具有更好的湿敏性能,且在铝掺杂氧化锌薄膜上覆盖二氧化钛薄膜,在500℃烧结得到的复合薄膜湿敏传感器,其湿滞现象小、线性度好、灵敏度较高.湿敏陶瓷的感湿机理为接触粒界势垒理论和质子导电理论[6],前者适于低湿情况(<40%R H ),后者适合于高湿情况(>40%R H ).但一直以来,纯TiO 2湿敏元件在低湿度下阻抗值较大,湿度灵敏度较低.而掺杂离子能引起晶体能带畸变,从而导致材料导电性能的变化,故利用离子掺杂改性和探索氧化钛基复合新材料成为解决此类问题的主要措施.另外,细化晶粒可以使薄膜中晶界面积增加,这为游离氢离子的生成、表面吸附和表面扩散提供更多机会,进而能有效提高薄膜湿敏元件的导电性.氧化锌是一种典型的半导体材料[728].本试验采用溶胶2凝胶法[9210]制备锌离子掺杂的氧化钛薄膜:200700:0200:194192.湿敏元件,研究工作频率、离子掺杂量和烧结温度对薄膜湿敏性能的影响.1　试验方法1.1　湿敏元件制备采用钛酸四丁酯、硝酸锌、无水乙醇和盐酸为原料.将钛酸四丁酯与无水乙醇按1:4混合,搅拌15mi n.按掺杂比例(如表1)称取硝酸锌,将其溶于一定量无水乙醇中,充分搅拌.随后将其加入到已水解的钛酸四丁酯溶胶中,搅拌15mi n 并滴加少许盐酸,得到淡黄色TiO2复合溶胶.空气中密封静置陈放48h.采用提拉法在印有梳状银电极[5,11]的石英玻璃基板上镀膜,均匀涂敷后,将基板在100℃下干燥30mi n,随后分别在300℃、400℃、500℃、600℃和700℃下煅烧1小时,制得多个湿敏元件.表1　试样的公称化学成分,w t%试样ZnO TiO20ZT01005ZT59510ZT109020ZT20801.2　湿度测试试验装置如图1所示.在室温下,在湿度范围9～97%R H内共选择九个不同湿度点作为测试点.使用LCR测量仪(Z L5型,浩顺科技有限公司)对其阻抗值进行测量,测试频率分别为0.01、1和100kHz,施加电压为1V.环境湿度采用美国Dwyer公司生产的485-2型数字式湿度-温度测量仪进行标定.图1　湿敏元件及测量装置2　试验结果2.1　纯氧化钛薄膜的湿敏特性图2为不同烧结温度的0ZT试样在不同测试频率下的阻抗随湿度变化图.由图可知,在低湿、低频下,所有湿敏元件的阻抗值均较大,随着测试频率的增加,湿敏元件的阻抗值均随之减少,但频率越高,阻抗随湿度变化率越小,湿度灵敏性越差频率由z升高到z,阻抗随湿度变化率约由66%下降到%从低湿向高湿变化过程中,在一定湿度范(a)0.01kHz(b)1k Hz(c)100k Hz图2　不同烧结温度、不同测试频率下0ZT试样的湿敏特性围内(低、中等湿度),阻抗值基本不随湿度变化.随频率增加,湿度响应点向高湿方向移动.因此可以看出,降低频率有利于提高薄膜的湿度敏感性.在300℃烧结,试样在整个湿度范围几乎没有响应;当400℃烧结时,在低频高湿环境下对湿度有轻微响应;500℃烧结时,试样的湿度响应显著;而当600℃烧结时,湿度响应重新变差;烧结温度继续升高,元件的感湿性能基本丧失.由此可以看出,0ZT 试样的最佳煅烧温度为500℃左右.2.2　锌掺杂对湿敏性能的影响如图3所示,烧结温度从300℃变为500℃时,所有元件的湿度灵敏性均有所增加,当烧结温度为600℃时,0ZT元件湿度灵敏性减小,而锌离子掺杂的元件湿度灵敏性继续增加.700℃烧结时,所有元件的湿敏性能均明显降低.这表明只有当达到某一烧结温度后,锌离子掺杂的氧化钛薄膜材料才具备较好的湿敏性能,且最佳烧结温度为600℃左右.此外,随着锌离子掺杂量的增加,试样的感湿范围逐渐减小,湿敏性能有所降低,而当烧结温度变为6℃时,除ZT元件湿度灵敏性减小外,其它掺杂的元件湿度敏感性仍然较好这表明相同掺杂量下,6991电　子　器　件第30卷.0.01kH100kH20.000.随着烧结温度的升高,元件的湿敏性能呈现先改善后恶化的趋势.(a)400℃(b)500℃(c)600℃(d)700℃图3　0.01kH z下不同烧结温度和不同掺杂量的试样的湿敏特性3　机理分析通常氧化钛主要有锐钛矿和金红石两种晶型.与金红石相比,锐钛矿晶体的致密度较低,结构松散,有利于水分子的吸附.同时,锐钛矿的禁带宽度为3.2eV,金红石禁带宽度为3.0eV,锐钛矿较高的禁带宽度使电子空穴对具有更大的电位差,因而对O、O及O的吸附能力较强[]有资料报道[3],纯T O在℃左右烧结时形成锐钛矿相,此时无金红石相存在;当烧结温度为5℃时出现了少量金红石;当烧结温度为600℃时,大部分锐钛矿相已经转化为金红石相;烧结温度为700℃时,锐钛矿相全部转化为金红石相.因此,在500℃烧结的0ZT试样具有较高湿敏性能的原因是主晶相锐钛矿的强吸附作用,金红石相的湿度敏感性能较差.在低湿(9～42%RH)下,元件湿敏性能均不是很好,这可能是因为测试频率仍然较高所致.此外,锌离子掺杂降低了锐钛矿的晶粒度[13],晶界面积的增加有利于水分子的极化与电离,导致薄膜湿敏性能的改善.4　结论本试验制备的氧化钛湿敏元件在较低的工作频率下表现出较好的湿敏特性,随着频率的增加,敏感性能降低.在0.01k Hz的测试频率下,氧化钛薄膜的湿度敏感范围为40%R H以上,随着锌离子掺杂量的增加,湿度敏感点升高,且阻抗随湿度的变化幅度有所减小.纯氧化钛薄膜在500℃烧结,以及掺杂5wt%氧化锌的薄膜在600℃烧结具有较好的湿敏性能.相同掺杂量下,随着烧结温度的升高,元件的湿敏性能呈现先改善后恶化的趋势.参考文献:[1]　张毅,孙以材,潘国峰.Ti O2系湿敏元件研究和进展[J].传感器世界,2005,(1),11214.[2]　Mont es p erelli G,Pumo A,Traversa E,et al.Sol2Gel Pro2ces sed TiO22Based Thin Fil ms as Innovati ve Hu m i dit y Sensors [J].Sensors and Act uat ors B,24225(1995)7052709.[3]　Y i ng J R,Wan C R,He P T.Sol2Gel Processed Ti O22K2O2Li Zn VO4Ceramic Thin Fil ms as In no vati ve Humidit y Sensors [J],Sen s o rs and Act uato rs B,62(2000)1652170.[4]　Tai W P,Oh J H,Preparatio n and Hu m i dit y Sen s i ng Behav2ior s of Nanocryst alli ne SnO22TiO2Bilayered Fil ms[J],Thin S ol id Fil ms,422(2002)2202224.[5]　Tai W P,K i m J G,Oh J H,Humidit y Sensit ive Properti es ofNano s t ruct ured Al2Doped ZnO:Ti O2Thin Fil ms[J],Sensors and Act uato rs B,96(2003)4772481.[6]　王艳,王学荣,刘博林,羟基磷灰石多孔陶瓷的研究[J],长春理工大学学报,2002,25(4):67269.[7]　Li Y,Yan g M J,She Y,Hum i di t y Sen s o rs U s i ng i n S i t u Syn2t hesized Sodi um Poly sty renesulfonate/ZnO nanocompo s i tes [J],Tal anta,62(2004)7072712.[8]　Tai W P,Oh J H.Humidit y Sen s i ng Behavio rs of Nanocryst al2li ne Al2Doped ZnO Thin Fil ms Prepared by sol2gel Process[J].Jo urnal of Mat eri al s S cience:Mat eri al s in Elect roncs,13 (2002)3912394.[9]　G arzella C,C o m i ni E,Tempesti E,et al.TiO2Thi n Fil ms by aNo vel s ol2Gel Proces s i ng fo r Gas Senso r Ap plicat ion[J],Sen2 s o rs and Act uato rs B,68(2000)1892196.[10]　T raversa E,Gnappi G,Mont enero A,et al.C eram ic Thin Fil m sby s ol2G el Processing as Novel Material s for Integrat ed Hum idit ySensors[J],S ens or s and Act uators B,31(1996)59270.[11]　傅刚,陈环,陈志雄,等,Zn2SnO42Li ZnVO4系厚膜湿敏元件的制备和性能研究[J],功能材料与器件学报,2001,07(1):41244. []　於蕾,何明,陆小华,等,介孔T O的结构分析[],南京工业大学学报(自然科学版),5,()828[3]　金丽娜,史志铭,闫龙,Z+掺杂对T O相变温度和晶粒尺寸的影响[],人工晶体学报,,36(3)6326337991第6期侯燕飞,史志铭等:锌离子掺杂的氧化钛薄膜的湿敏性能研究H22H-12.1 i24000012i2J200272:1 4.1n2i2.J2007:1.。