ZnO在国防工业中的应用
纳米氧化锌具有很强的吸收红外线的能力，吸收率和热容的比值大，可应用于红外线检测器和红外线传感器；纳米氧化锌还具有质量轻、颜浅、吸波能力强等特点，能有效的吸收雷达波，并进行衰减，应用于新型的吸波隐身材料；1、纳米ZnO在隐身材料方面的应用 led斗胆灯隐身材料的质量大小直接影响武器装备的有效载荷量、机动性以及速度等性能，因此，隐身材料正向“薄、轻、宽、强”的方向发展。纳米材料因其具有极好的吸波特性，同时具备了厚度薄、质量轻、频带宽、适应性强等特点，如氮化硅、碳化硅、氧化铅、氧化锌对红外光、雷达波具有宽频谱的吸收能力, 可用于飞机、航天器、卫星、导弹和雷达隐身，美、俄、法、德、日等世界军事发达国家都把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和探索。美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料，对雷达波的吸收率大于99%。法国研制出一种宽频微波吸收涂层，这种涂层由粘合剂和纳米级微填充材料组成，这种由多层薄膜叠和而成的结构具有很好的磁导率和红外辐射率，在较宽的频带内有效。目前，世界军事发达国家正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合材料。对于红外隐身涂层，颜料的发射率是影响其隐身性能的一个关键参量，尤其是在大气窗口之一的8~1 4μm波段【1】。 中远红外波段的红外隐身常采用以下方法：
1 )采用低发射率涂层。中远红外的伪装涂层通常采用低发射率涂层，以弥补目标与环境的温度差( 即辐
射差别)，如采用ZnO，在常温至8 0 0℃之间其ε=0.1 1。美国防部材料研究所的研究指出：在8～1 4μm 波段有三种低发射率涂层：①涂料，微粒包括半导体、金属氧化物、黑颜料，粘合剂可用烯基聚合物、丙烯酸、氨基甲酸乙脂等，如把铝碎屑加在涂料中，发射率为 0.1 5左右，还可进一步降低。②半导体膜(ε<0.0 5 ) 。③类金刚石碳膜(ε=0.1～0.
2 )，英RSRE在铝薄板上镀一层1μm 的碳，形成硬如金刚石的涂层(DHC)，另外，两层染聚乙烯中间放一层蒸发铝薄片，压叠后发射率为 0.2；人员的热屏蔽，也可采用低发射率的织物外套【2】。
2、掺铝氧化锌薄膜
透明导电膜研究促进了导电高分子光电领域的发展。导电膜以接近金属的导
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、现代战机和的窗口等。目前掺铝的ZnO薄膜 ZnO：A l (ZAO)研究最为广泛，它的突出优势是原料易得，制造成本低廉，无毒，易于实现掺杂，且在等离子体中稳定性好，易刻蚀，能制作复杂的电极，尤其是在太阳能电池透明电极领域。因此，对掺铝氧化锌薄膜开展研究具有十分重要的理论意义和现实价值。 ZAO薄膜因其透明和导电的优异特性而被广泛应用。主要的应用领域有太阳能电池的透明电极、屏幕
显示、热反射镜、透明表面发热器、柔性发光器件、塑料液晶显示器、可折叠太阳能电池以及计算机房和雷达屏蔽保护等。 1）利用 ZAO薄膜在可见光区的高透射性和对红外光的高反射性
利用ZAO薄膜在可见光区的高透射性和对红外光的高反射性，制成寒冷环境下的视窗或太阳能收集器的观测窗，使能量保持在一封闭的空间里以起到热屏蔽的作用，可以大量节约能源，是制造热镜的最佳材料之一。另外，还可用作透明表面发热器，在汽车、飞机等交通工具以及防雾摄影机镜头特殊用途眼镜仪器视窗上的防雾除霜玻璃。
2）利用 ZAO薄膜对微波具有的衰减性
ZAO薄膜具有对微波的衰减性，因此可以用来屏蔽外界电磁波对通讯设备、计算机房，雷达屏蔽保护区等电子设备的干扰与破坏，起到良好的防护和隐蔽作用，特别是在军事应用方面将发挥不可估量的作用。
3）利用 ZAO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生显著变化的特性
ZAO薄膜光电导会随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很大变化，依据ZAO薄膜这一特点，可用来制作表面型气敏器件，通过掺人不同元素，可检测不同的气体。
锅炉烟囱制造4）柔性衬底 ZAO薄膜的利用
柔性衬底 ZAO薄膜的开发使 ZAO薄膜的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、可弯曲显示器、可折叠太阳能电池、不规则场所电磁屏蔽以及作为保温材料用于塑料大棚、玻璃粘贴膜等，大大提高了ZAO薄膜的利用范围和价值【3】。
3、压电器件
ZnO 薄膜具有优良的压电性能，如高机电耦合系数和低介电常数，是一种用于体声波(BAW)尤其是表面声波(SAW)的理想材料。SAW 要求ZnO 薄膜具有C 轴择优取向，电阻率高，从而有高的声电转换效率；且要求晶粒细小，表面平整，晶体缺陷少，以减少对SAW 的散射，降低损耗。ZnO 在低频方面，主要用于传感器，但存在直流电致损耗；而在高频方面则不存在这一问题。事实上，ZnO 具有良好的高频特性，随着数字传输和移动通信信息传输量的增大，SAW 也要求超过1GHz 的高频，因此ZnO 压电薄膜在高频滤波器、谐振器、光波导等领域有着广阔的发展前景。自动输入验证码
M ．B ．Assouar 将ZnO 薄膜和IDTS 外延在金钢石薄膜上，做成ZnO ／IDTS ／Diamond ／S i 滤波器。由ZnO 叉指换能器激励的声波沿表面传播，并由第二个ZnO 叉指换能器检测，发射声波的波幅发生明显的频率散，从而起到滤波作用。日本松田公司还在蓝宝石衬底上外延 ZnO 薄膜作出了低损耗的 1．5GHz 的高频SAW 滤波器，目前正在研究开发2GHz 的产品。这种外延在蓝宝石衬底上的SAW
器件，要求ZnO 为单晶和突变界面(小于6nm)， 其机电耦合系数k 2和频率温度系数TCF 由h ／λ( h 为ZnO 膜厚，λ为表面声波波长)决定，当h=1．5μm ，λ=10μm ，h ／λ=0．1 5时，k 2 =6％，TCF=-4 2 X l 0-6℃。
微型振动马达
小尺寸薄膜体声波谐振器(FBAR)也是GHz 无线通信滤波器中的重要器件，
ZnO 视摄像机等各种录像设备中的重要器件，在玻璃衬电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很大变化，据此特沉积在绝缘Si 衬底上生成的共面光波导结构中。
利用Al 或Au ／Cr 作电极，并呈S 型，具有良好的高频响应能力。实验表明FBAR 谐振性能强烈依赖于谐振器尺寸、电极阻值、声波损耗、直流电致损耗和介电损耗等。D ．L ．Devoe 还研究了双接头压电定向谐振器，中心频率158 kHz ～1．1 8 MHz ，其质量因子可在3700-930之间变化。
宽带长时延迟线是高清晰度电底上沉积ZnO 薄膜作为延迟线会有很好的温度特性。陈运祥等人在激励剪切模式C 轴倾斜取向ZnO 薄膜的基础上，采用垂直、倾斜交替的多层ZnO 薄膜，制作出了中心频率为8GHz 的 BAW 延迟线。
4、气敏元件设备集电环
ZnO 薄膜光
点，型催
线性系数高，电涌吸收能力强，在电子电路等系统中被广泛用来稳定宽禁带和高光电导特性，可制作紫外探测器，光泵浦紫外受激P 型掺杂的实现，为其在LEDs 、LDs 等发光器件中的应用开辟了道路ZnO 薄膜可用来制作表面型气敏器件，通过掺入不同元素，可检测不同的气体，其敏感度用该气氛下电导G 与空气中电导G 0的比值G ／G 0来表示。H ．Y ．Bae 、G ．L ．Tan 等人用Sol-gel 分别合成了ZnO 薄膜气敏元件，对CO 、H 2和CH 4等均有较高的敏感度，试验表明：配制的前体溶液pH 越小，薄膜对CH 4敏感程度越高。而掺Sn 、Al 形成的ZnO ：Sn 、ZnO ：Al 薄膜可检测乙醇蒸汽，在675K 下敏感度最高，G ／G 0 =1 9 0。T ．H ．Kwon 等人还利用多元掺杂制得ZnO 薄膜，4．0wt ％Al 2O 3、1．0wt ％TiO 2、0．2wt ％V 2O 5，作为气敏层，可检测三甲胺气体，Al ／Au 电极和Pt ／Ti 加热元件呈叉指状排列。变径套
ZnO 薄膜在光催化领域也得到应用。H ．Yumoto 的研究表明：ZnO 作为表面化剂， 可以大大加速NO 2 在紫外辐射下的降解，且ZnO 膜可循环使用。 5、压敏器件
ZnO 因其非电流，抑制电涌及消除电火花。但通常烧结成瓷、划片所作的压敏电阻，因工艺限制，很难做到很低的压敏低压。而采用ZnO 薄膜便可做到较低的压敏低压。 贾锐等人用喷雾热分解法在350℃下合成了ZnO ：Bi 2O 3：MnO 2=99：0．5：0．5的薄膜，650℃下退火1h ，发现薄膜具有c 轴取向，压敏电压为13．15V ，非线性系数α=8．09。
6、紫外探测器
利用ZnO 的辐射的获得更是大大拓宽了ZnO 薄膜在该领域的应用。A ．Studenikin 等人认为，ZnO 的瞬态光电导包括快速和慢速两个过程：表面态氧俘获非平衡空穴产生电子-空穴对的过程，以及氧吸收和解析过程，后者起主要作用，尤其是在慢速瞬态光电导中更是如此。L ．Ying 等人利用MOCVD 生长的ZnO 薄膜制作出上升时间和下降时间分别为1μs 和1．5μs 的MSM 紫外探测器。S ．Liang 等人则利用该技术进一步制作出上升时间和下降时间分别为12ns 和50ns 的肖特基紫外探测器，Ag 与n-ZnO 形成肖特基接触，势垒高度0．84eV 。
7、发光器件
ZnO 薄膜。
1）LED
理想的短波长发光器件材料，通过与CdO 、Mg 组成的混晶薄膜能够束缚能为 60meV ，是 GaN 的2倍，室温下并不离化，而在高密度(大于 宽禁带特性，可制作高温大功率电子器件。ZnO 薄膜在红外(IR)
ZnO 是一种得到可调的带隙( 2．8～4．2 eV)，覆盖了从红光到紫光的光谱范围，有望开发出紫外、
绿光、蓝光等多种发光器件，而且ZnO 是直接带隙半导体，能以带间直接跃迁的方式获得高效率的辐射复合。H ．Ohta 等人用p- SrCu 2O 2／n-ZnO 做成UVLED ，紫外辐射峰为382nm ，阈值电压约为3V ，外量子效率 10-3 ％。H ．Kim 等人利用PLD 技术在200℃下制得ZnO ：Al 薄膜(ρ=3．8×1 0-4Ω·c m ，T=91％)，用于有机发光二极管(OLED)，在100A ／m 2电流强度下测得其外量子效率为 0．3％，大大提高了器件性能。T ．Aoki 掺P 得到p-ZnO ，利用ZnO 做出同质结LED ，并观察到白-紫光辐射。
2）LD
ZnO 激子240 kW ／c m 2) 3倍频YAG ：Nd 的353 nm 脉冲激光激发下，可以产生紫外受激发射。用激子复合来代替电子-空穴对的复合，可使受激发射的阈值降至 240 kW ／cm 2，激子发射温度可达 550℃，而且单性很好。另外，Z ．K ．Tang 等人报道了55nm 的ZnO 膜在 3．0μJ ／cm 2下激子增益为320 cm -1，高于同条件下GaN 的激子增益，在 LD 等领域显示出很大的开发应用潜力。
8、综合应用
利用ZnO 的区折射率高达 90％，在紫外(UV)光谱范围内亦有强烈吸收，可作为红外和紫外 的有效阻挡层。ZnO 薄膜在热电和铁电器件中也有一定的应用。综合利用 ZnO 薄膜的光电导、半导体及压电性能，还可将表面光压电效应用于驱动微机械构件，而且 ZnO 薄膜的许多制作工艺与集成电路相容，
用Si 晶片作衬底，利用成熟的 Si 表面工艺，可进行高集成度的单片集成，集光学、电学、声学性能于一体，这些正是LiNbO 3 等声光器件所缺少的，也具有许多常规材料所无法比拟的优
越性，是一种小型化、高稳定性的光电集成电路，适于批量生产，成本较低【4】。
