衬底温度对InxGa1-xN薄膜结构特性的影响

本文采用MOCVD工艺,通过调整衬底温度(固定其它工艺参数)来沉积用于太阳电池的InxGa1-xN薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)和台阶仪来分析研究其结构特性.衬底温度较低时有利于薄膜的In注入,衬底温度较高时有利于沉积高结晶质量的InxGa1-xN薄膜.当衬底温度为470℃时,在硅衬底上所沉积的InxGa1-xN薄膜In含量较高,为46.92%;薄膜表面光滑致密,粗糙度小;颗粒较大,且颗粒大小均匀.     

颗粒硅带上薄膜太阳电池的研究

采用颗粒硅带（SSP）作为衬底,利用快速热化学气相沉积（RTCVD）方法外延多晶硅薄膜并制作了转换效率达6．36％的薄膜太阳电池,对衬底特性、电池制作工艺、存在问题及进一步的研究方向做了探讨。     

衬底温度对In_xGa_（1-x）N薄膜结构特性的影响

本文采用MOCVD工艺,通过调整衬底温度（固定其它工艺参数）来沉积用于太阳电池的InxGa1-xN薄膜,并利用X射线衍射仪（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、扫描电子显微镜（SEM）和台阶仪来分析研究其结构特性.衬底温度较低时有利于薄膜的In注入,衬底温度较高时有利于沉积高结晶质量的InxGa1-xN薄膜.当衬底温度为470℃时,在硅衬底上所沉积的InxGa1-xN薄膜In含量较高,为46.92%;薄膜表面光滑致密,粗糙度小;颗粒较大,且颗粒大小均匀.     

Al2O3衬底上多晶硅薄膜的外延和区熔再结晶

研究了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的生长和区熔再结晶.利用快速热化学气相沉积(RTCVD)方法,在低成本的Al2O3衬底上沉积了重掺杂的致密多晶硅薄膜,薄膜的晶粒尺寸在微米级.经区熔再结晶(ZMR)后,薄膜的晶粒尺寸有了较大的提高,而且迁移率较高,这样的薄膜可以用作晶体硅薄膜太阳电池的籽晶层.最大的晶粒达到毫米量级,空穴迁移率超过50 cm2·V-1·s-1.在籽晶层上外延的活性层形貌与此类似.这些结果显示这种薄膜在光伏应用方面有较大的潜力.     

SSP衬底上多晶硅薄膜电池的研究

从简化步骤、降低成本的角度出发,采用快速热化学气相沉积(RTCVD)法在低纯颗粒带硅(SSP)衬底上制备出了多晶硅薄膜太阳电池.测试结果表明,实验室制备的无钝化、无减发射膜的多晶硅薄膜太阳电池获得了3.57%的转换效率.并在此基础上提出采用氢钝化、减反射、快速生长和隔离技术,期待电池效率能有进一步的提高.     

不同温度下脉冲激光沉积LiCoO_2薄膜的微观结构和表面形貌

使用脉冲激光沉积技术,不同的衬底温度,在单晶Si(100)衬底上沉积了锂离子电池正极材料Li-CoO2的薄膜.用XRD对样品进行晶体结构分析,用SEM观察了样品的表面形貌.结果显示,衬底温度对LiCoO2薄膜的微观结构和表面形貌都有明显影响.在500℃以上的衬底温度下生长的样品结晶质量较好;晶体的颗粒尺寸随着温度的升高而增大.     

温度对RTCVD法制备多晶硅薄膜生长的影响

多晶硅薄膜太阳电池是21世纪最具发展潜力的薄膜太阳电池.如何快速、大面积、高质量地沉积多晶硅薄膜一直是多晶硅薄膜太阳电池研究中的一个核心问题.文中以SiHCl3为硅源、B2H6为掺杂气,采用先进的快热化学气相沉积法(RTCVD)制备了大晶粒的多晶硅薄膜.所制备的薄膜厚度为30~40μm,沉积速率达3~7μm/min.文中还分析了沉积温度对多晶硅薄膜生长速率及晶体微观结构的影响.结果表明:当沉积温度在900~1170℃时,平均生长速率随温度近似单调递增,此时薄膜生长由表面反应阶段控制;随着温度的升高,薄膜平均晶粒尺寸也由900℃时的不足3μm增长到1170℃时的超过30μm;温度较低时,薄膜易向[220]方向生长;温度达到1170℃时,多晶硅薄膜有向[111]方向生长的趋势.     

SSP衬底上多晶硅薄膜电池的研究

从简化步骤,降低成本的角度出发,采用快速热化学气相沉积（RTCVD）法在低纯颗粒带硅（SSP）衬底上制备出了多晶硅薄膜太阳电池,测试结果表明,实验室制备的无钝化,无减发射膜的多晶硅薄膜太阳电池获得了3．57％的转换效率,并在此基础上提出采用氢钝化,减反射,快速生长和隔离技术,期待电池效率能有进一步的提高。     

硅衬底对纳米ZnO/p-Si异质结酒精敏感性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同电阻率的p型硅衬底上沉积氧化锌薄膜,制备了ZnO/p-Si异质结。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析ZnO薄膜的物相结构和表面形貌。研究室温下不同电阻率的硅衬底对ZnO/p-Si异质结电流-电压特性和酒精敏感特性的影响。结果表明:ZnO薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒分布均匀;ZnO/p-Si异质结酒精敏感性依赖于p-Si衬底,当p-Si衬底的电阻率为10～20Ω.cm时,其气敏性能最强;该异质结在+4.0 V的偏置电压下,对0.024 g/L酒精气体的灵敏度为39.7%。     

磁控溅射法生长ZnO薄膜的结构和表面形貌特性

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)和玻璃基片上制备ZnO薄膜.研究衬底温度和基片类型对薄膜结构、表面形貌的影响.结果显示,所有ZnO薄膜沿c轴择优生长,同种基片类型上生长的薄膜,随着衬底温度升高,(002)衍射峰强度和表面粗糙度增高;相同衬底温度下生长的ZnO薄膜,Si基片上制备的薄膜(002)衍射峰强度和表面粗糙度小于玻璃片上的.基片类型影响薄膜应力状态,玻璃片上制备的ZnO薄膜处于张应变状态,Si基片上的薄膜处于压应变状态;对于同种基片类型上生长的ZnO薄膜,衬底温度升高,应力减小.Si衬底上、300℃下沉积的薄膜颗粒尺寸分布呈正态.     

AlN压电薄膜微晶择优取向对其介电常数的影响

本文从声场理论出发,将各晶粒的电位移矢量D视作对有效介电常数有独立贡献的矢量,采用Bond矩阵法进行张量变换,并对各晶粒的贡献进行空间平均,得出AlN压电薄膜微晶择优取向对其介电常数影响的分析结果。     

真空蒸发法制备CdS薄膜及其性能研究

用真空蒸发法制备了CdS薄膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针对薄膜的形貌、结构、光电性能进行分析测试.研究结果表明,不同基片温度下所制备的CdS薄膜主要为六方相,CdS薄膜在(002)晶面有高度的择优取向;不同基片温度下的薄膜对可见光的透光率都超过70%;薄膜的电阻率随基片温度的升高而增大;基片温度为50℃时薄膜的Eg为2.41 eV;在200℃退火处理改善了CdS薄膜的质量,结晶度提高,电阻率降低,晶粒尺寸增大;基片温度为50℃时薄膜在200℃退火后的电阻率为255Ω.cm.     

Polycrystalline ZnSx Se1—x thin films deposited on ITO glass by MBE

MBE growth of ZnSx Se1-x thin films on ITO coated glass substrates were carried out using ZnS and Se Sources with the substrate temperature ranging from 270℃ to 330℃.The XRD θ/2θ spectra resulted from these films indicated that the as-grown polycrystalline ZnSx Se1-x thin films had a preferred orientation along the (111) planes.The evaluated crystal sizes as deduced from the FWHM of the XRD layer peaks showed strong growth temperature dependence,with the optimized temperature being about 290℃.Both AFM and TEM measurements of these thin films also indicated a similar growth temperature dependence.Hing qual-ity ZnSx Se1-x thin film growm at the optimized temperature had the smoothest surface with lowest RMS valus of 1.2 nm and TEM cross-sectional micrograph showing a well defined columnar structure.     

半导体热电材料Bi2Te3膜的电化学制备

研究了不同沉积电位对电化学生长半导体热电材料Bi2Te3膜沉积过程、膜形貌、结晶性及相结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分别研究了纯Bi3 、纯Te4 及其两种离子的混合溶液电化学特性;应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)对膜的微观表面形貌、相结构及成分进行了表征。研究表明:生长的样品为斜方六面体(rhombohedral)晶体结构的Bi2Te3,薄膜表面平整致密,为明显的柱状晶结构,具有(110)择优取向;沉积电位越接近还原峰最大电流处,膜的生长电荷效率越高,薄膜结晶性也越好。     

用于FBAR的C轴取向AlN压电薄膜的研制

用射频（RF）反应磁控溅射法,在硅基片上制备出了具有较低表面粗糙度、C轴择优取向的AlN压电薄膜.讨论了溅射功率对AlN压电薄膜结构和形貌的影响、氮气含量对AlN压电薄膜成分的影响以及低温退火对薄膜表面粗糙度的影响.XRD和SEM结果表明：随溅射功率增大,AlN压电薄膜C轴择优取向增强;当功率为350W时,AlN压电薄膜（002）面摇摆曲线半高宽为4.5°,薄膜表现出明显的柱状结构.EDS成分分析表明：随氮气含量的提高,AlN压电薄膜的元素比接近于化学计量比.低温退火工艺的引入将薄膜表面的均方根粗糙度由4.8nm降低到2.26nm.     

脉冲偏压占空比对MgO薄膜成分及结构的影响

采用阴极真空电弧离子沉积技术在玻璃衬底上制备出了具有择优取向的透明MgO薄膜.利用卢瑟福背散射谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见吸收光谱仪分别对MgO薄膜的成分、结构、表面形貌及可见光透过率进行了分析.结果表明:MgO薄膜具有(100)和(110)两种取向,且择优取向趋势不随占空比的变化而变化.随着占空比的增大,脉冲偏压为-150V时制备的MgO薄膜中Mg和O的原子含量之比逐渐增大,占空比为30%时,n(Mg)∶n(O)接近1∶1;SEM图表明,晶粒尺寸随着占空比的增大几乎没有发生明显的改变;在350～900nm范围内,MgO薄膜的可见光透过率可以达到90%以上.     

中频非平衡磁控溅射制备Ti-N-C膜

采用霍尔离子源辅助中频非平衡磁控溅射技术,通过改变工作气氛、偏压模式、溅射电流以及辅助离子束电流,在不锈钢材料基体上制备了Ti/TiN/Ti(C,N)硬质耐磨损膜层.对薄膜的颜色、晶体结构、膜基结合力等性能进行了检测分析.结果表明:膜层的颜色对工作气氛非常敏感,反应溅射中工作气氛的微小变化会引起表面膜层颜色很大的变化.在正常的反应气体进气量范围内和较小的基体偏压下,薄膜的晶体结构没有明显的择优取向.但是反应气体的过量通入会使薄膜的晶体结构出现晶面择优取向趋势.非平衡磁控溅射成膜技术对薄膜晶体结构的择优取向影响并不是很大.在镀膜过程中施加霍尔电流,可以有效地增加膜基结合力.     

NiSi薄膜的拉曼研究

在Si(100)衬底上通过电子束蒸发法外延生长晶体取向单一的NiSi薄膜材料. 利用极化拉曼实验分析技术并结合群论以及晶格振动理论对NiSi薄膜拉曼峰的对称性进行指认. 在此基础上计算了各类声子峰对应的晶格振动模式. 我们还讨论了两种不同的激光退火方法对晶体质量的影响.     

An off-normal fibre-like texture in thin films on single-crystal substrates

In the context of materials science, texture describes the statistical distribution of grain orientations. It is an important characteristic of the microstructure of polycrystalline films, determining various electrical, magnetic and mechanical properties. Three types of texture component are usually distinguished in thin films: random texture, when grains have no preferred orientation; fibre texture, for which one crystallographic axis of the film is parallel to the substrate normal, while there is a rotational degree of freedom around the fibre axis; and epitaxial alignment (or in-plane texture) on single-crystal substrates, where an in-plane alignment fixes all three axes of the grain with respect to the substrate. Here we report a fourth type of texture--which we call axiotaxy--identified from complex but symmetrical patterns of lines on diffraction pole figures for thin films formed by solid-state reactions. The texture is characterized by the alignment of planes in the film and substrate that share the same d-spacing. This preferred alignment of planes across the interface manifests itself as a fibre texture lying off-normal to the sample surface, with the fibre axis perpendicular to certain planes in the substrate. This texture forms because it results in an interface, which is periodic in one dimension, preserved independently of interfacial curvature. This new type of preferred orientation may be the dominant type of texture for a wide class of materials and crystal structures.     

ZnS0.8Se0.2 film for high resolution liquid crystal light valve

The structural characteristics and optical and electrical properties of molecular-beam-epitaxy (MBE) grown ZnS0.8Se0.2 thin films on indium-tin-oxide (ITO) glass substrates were investigated in this work. The X-ray diffraction (XRD) results indicated that high quality polycrystalline ZnS0.8Se0.2 thin film grown at the optimized temperature had a preferred orientation along the (111) planes. The transmission electron microscopy (TEM) cross-sectional micrograph of the sample showed a well defined columnar structure with lateral crystal dimension in the order of a few hundred angstroms. Ultraviolet(UV) photoresponsivity as high as 0.01 A/W had been demonstrated and for wavelengths longer than 450 nm, the response was down from the peak response by more than 3 orders of magnitude. The thin ZnS0.8Se0,2 photosensor layer, with a wide energy gap and anisotropic electrical property, makes a transmission UV liquid crystal light valve (LCLV) with high resolution feasible.