Dielectric properties under high electric field for silicon doped alumina thin film with glass-like structure derived from sol-gel process

Abstract

Dielectric Al 2-x Si x O y (X=0.00, 0.02, 0.05, 0.10) thin films were deposited onto Pt/Ti/SiO 2 /Si substrates using sol-gel spin coating technology. The obtained materials were characterized via differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) and X-ray photoelectron spectrometry (XPS). The results show that the films are amorphous with Si atoms occupying Al atom sites forming Al-O-Si bonds and glass-like structure. The dielectric properties of the film were investigated. By means of silicon doping, the leakage current and the dielectric loss of the amorphous alumina films much reduced while the breakdown strength enhanced. Two orders of magnitude reduction in leakage current and significant enhancement in breakdown strength (up to 566 MV/m) can be achieved. The improved dielectric properties are attributed to the forming of Al-O-Si bonds and cation vacancies by the Si-addition.The structure modification enhanced the stability of alumina structure and promoted the ionic transportation to repair the defects of the alumina films.

Cam Yüzey Kaplama Teknolojileri

“…Hunt ve Cording, en iyi düz cam kaplama teknolojisinin seçimi üzerine bir makale kaleme almışlar [145], Bera ve ark., flor emdirilmiş kalay oksitle kaplı cam altlıkların yüzeyine uygulanan delafosit yapılı CuFeO 2 ince film tabakasında Mg yer değişiminin etkisini ve diot karakteristiklerini incelemişler [146], Naumkin ve ark., biyo-çip teknolojileri için aktifleştirici olarak cam yüzeyine aplike edilen organo-element kaplamalar üzerinde durmuşlar [147], Wang ve ark., yüksek görünür ışın geçirimine ve ultra viyole engellemesine sahip kaplama camı hazırlamışlar [148], Wu ve ark., akıllı güneş paneli pencereleri için sol-jel esaslı foto-kromik kaplama elde etmişler [149], Nam ve ark., elektrolitik kaplamayla üretilen ince, hafif, mikro-dalga soğurucusu içeren Ni-kaplı cam fiberlerini elde etmeye çalışmışlar [150], Yao ve ark., yüksek konsantrasyon fotovoltaiklerdeki uygulamalara sahip ultra kaba band omni yönsel anti-yansıtmalı yüzeylere uygun porlu nanomalzemeleri araştırmışlar [151], Ryshchenko ve ark., seramik yüzey tuğlaları için cam-kristal kaplamaları anlatan bir makale yayımlamışlar [152], Rezae ve ark., iç mekanlara uygun, geleneksel, ileri ve akıllı cam teknolojileri ve malzemeleri hakkında bir derleme yazısı hazırlamışlar [153], Yao ve ark., sol-jel süreciyle üretilmiş, camsı yapıya sahip, silisyum emdirilmiş alümina ince filmin yüksek elektrik alanı altındaki dielektrik özelliklerine bakmışlar [154], Goleus, cam-emaye kaplamalar üretmek ereğiyle borosilikat firitinin özelliklerini belirlemeye çalışmış [155], Granqvist ve Niklasson, literatüre enerji etkin paneller için termo-kromik oksit esaslı ince filmler ve nanotanecik kompozitler hakkında bir derleme çalışması kazandırmışlar [156], Estrada-Martíneza ve ark., AISI 304, 316 paslanmaz çelikleri ve cam yüzeylerinin titanyum oksit ve titanyum nitrür kaplamalar sayesinde ıslatılma modifikasyonlarını incelemişler [157], Barua ve ark., kaba band anti-yansıtma özellikleri açısından, cam yüzeyine uygulanan, sol-jel süreciyle tek tabaka zeolit esaslı kaplamaları araştırmışlar [158], Zawadzka ve ark., cam kaplamayla CoSb 3 termo-elektrik malzemenin oksitlenme dayanımını iyileştirme gayreti sergilemişler [159], Pospiech ve ark., cam ve metal yüzeyler için çok işlevli metakrilat esaslı kaplamalar üzerinde yoğunlaşmışlar [160], Cheng ve ark., ark püskürtme yöntemini kullanarak yeni, Al-Fe-Si metalik cam kaplamanın yerinde sentezini gerçekleştirmişler [161], Pacaphol ve Aht-Ong, silanın, cam ve alüminyum altlık yüzeylerine uygulanan nano-selülöz film kaplamanın arayüz yapışma ve yüzey özelliklerine etkisini çalışmışlar [162], Osadnik ve ark., cam endüstri uygulamaları için plazma spreylemeyle üretilmiş Mo-Re kaplamaları incelemişl...…”

Metal (Ni and Bi) coated porous silicon nanostructure, high-performance anode materials for lithium ion batteries with high capacity and stability

“…However, silicon still has not been implemented in commercial batteries due to its low electronic conductivity, slow lithium diffusion and the huge (up to 400 %) volume changes during cycling [4]. Recent studies on Si nanostructures such as nanowires [5][6][7], macro- [8][9][10] and nano-porous materials [11], nanocomposites [12,13], thin films [14,15], nanobelt [16] and nanotube [17] show significant promise in overcoming this issues since these types of nanostructures can provide individual geometries to accommodate the large volumetric expansion and facilitate the lithium ions insertion and extraction into the anode matrix, without mechanical fracture of active materials [18].…”