V、Mn掺杂ZnO薄膜的掺杂特性及制备工艺研究

本文采用溶胶一凝肢法制备掺杂Mn的ZaO薄膜,井直流磁控溅射V掺杂的ZnO薄膜,研究Mn、V掺杂浓度以及制备工艺对于ZnO薄膜微观组织和电学性能的影响。研究发现,溶胶一凝胶法制备ZnO薄膜,最佳熟处理温度为450℃前烘和700℃退火处理结合。掺杂ZnO薄膜结构显示,Mn、V离子部分替代Zn离子进入ZnO晶格的内部。Mn掺杂ZnO薄膜浓度约为1％时,或V元素掺杂浓度为2％时,ZnO薄膜中的（002）晶向的衍射峰最强,显示出一定的C轴择优生长性。     

K掺杂量对K-N共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上制备不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL谱)和紫外-可见分光光度计对K-N共掺ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征.结果表明:K-N共掺ZnO薄膜为六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长;随着K掺杂量的增加,薄膜紫外发射峰的强度先升高后降低,并且吸收边出现轻微蓝移,禁带宽度增大;K-N共掺ZnO薄膜的透过率随K的掺杂量的增加先升高后降低,在65%～70%之间浮动.当K掺杂原子比为0.025时,所制备的薄膜具有高度的c轴择优取向,其薄膜表面均匀、光滑平整,具有较好的结晶度和光学性能.     

溶胶-凝胶旋涂法制备Al掺杂ZnO薄膜及其光电性能的研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)旋涂法制备不同Al掺杂量的ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等测试手段对Al掺杂ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及光电性能进行表征.结果表明:所制备的样品均沿(002)方向择优生长,无其他杂相的出现.随着Al掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸先减小后增大,当Al掺杂量为0.020时晶粒尺寸最小,其表面晶粒最为均匀、致密;近紫外发光峰的强度先增强后减弱,并且出现了轻微蓝移的现象;薄膜的电阻值先减小后轻微增大.当Al元素的掺杂量为0.015时,薄膜表面相对均匀致密,禁带宽度有所增加,可见光范围内平均透过率最高达到90%,并且具有较好的导电性能.     

钽掺杂对氧化锌透明导电薄膜结构和电学特性的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上室温沉积不同钽掺杂浓度的氧化锌透明导电薄膜.并对其结构和电学特性进行分析.对衍射峰的分析说明Ta元素以替位Zn元素的形式溶入ZnO晶格中形成了固溶体.当钽掺杂比例从0 wt%增加到10 wt%,晶格常数从0.5242 nm增加到0.5314 nm,表明薄膜中存在平行于c轴方向的张应力.薄膜沿c轴的晶粒尺寸在9.4~13.5 nm之间.薄膜的电阻随着掺杂比例增加首先显著下降,当掺杂比例为5 wt%时,薄膜最小电阻率为7.81×10-2Ω.cm,进一步增加掺杂比例到10 wt%,电阻率增大为1.25×10-1Ω.cm.     

不同Al掺杂对ZnO薄膜结构及光学性质的影响

采用磁控溅射法(RF)在玻璃衬底上沉积不同Al含量的ZnO薄膜,利用X 射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外分光光度计研究了不同浓度的掺杂对薄膜结构和光学性能的影响.结果显示:所有样品都呈现出较强的(002)衍射峰,有较好的c轴择优取向;薄膜表面平整光滑,晶界较明显;薄膜的平均透射率均在85%以上,并随着Al掺杂量的增加而降低;随着Al掺杂量的增加,薄膜的光学带隙值先增大,后减小,吸收边先蓝移,后红移.这与量子限制模型计算结果的变化趋势完全一致.     

Nd掺杂对ZnO薄膜结构及室温光致发光特性的影响

通过射频磁控溅射技术在Si（111）衬底上制备了不同含量的Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO薄膜的结构,薄膜为纳米多晶结构,未掺杂ZnO沿c择优生长.Nd掺杂使ZnO薄膜表面粗糙,起伏较大,薄膜中随Nd掺杂量的增加颗粒减小.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光峰和495nm的弱绿光峰,同时,Nd掺杂不改变PL谱的峰位置,Nd含量对PL谱的峰强度产生了一定影响.     

掺镁氧化锌薄膜结构及其光学性质的研究

以氧化镁(MgO)掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺镁ZnO(ZnO:Mg)薄膜样品.通过X射线衍射仪和可见-紫外光分光光度计的测试表征,研究了溅射时间对ZnO:Mg薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:ZnO:Mg薄膜的结构和性能与溅射时间密切相关.随着溅射时间的增加,ZnO:Mg薄膜(002)晶面的织构系数减小、(110)晶面的织构系数增大,对应的可见光波段的平均透过率降低.溅射时间为15 min时,ZnO:Mg薄膜样品具有最佳的(002)择优取向生长特性和最好的透光性能.同时ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度随溅射时间增加而单调增大.与未掺杂ZnO薄膜相比,所有ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度均变宽.     

不同压强下制备镓-镁共掺杂氧化锌薄膜的性能研究

以镓-镁掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃基片上沉积镓-镁共掺杂ZnO(ZnO:Ga-Mg)薄膜样品.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的测试表征,研究了压强对ZnO:Ga-Mg样品结构性质和薄膜内应力的影响.结果表明,所有薄膜样品均为六角纤锌矿晶体结构并具有(002)择优取向生长特性,压强对其结晶性能和内应力具有明显的影响.当压强为3.5 Pa时,ZnO:Ga-Mg薄膜样品具有最强的(002)衍射峰、最大的平均晶粒尺寸、最小的张应力和最好的晶体质量.     

氧氩比变化对于ZnO薄膜结构及其荧光发射的影响

不同氧氩比对于ZnO薄膜的结构及其荧光发光的影响。随着氧氩比的增加,ZnO薄膜（002）面的衍射峰明显增高,且变得更尖锐,薄膜的晶化得到改善。所有制备的样品均出现了波长位于446nm左右的蓝光峰。随氧分压逐渐增大,样品的PL谱中蓝光峰相对强度比增加。     

铜掺杂纳米氧化锌薄膜的制备及光学特性

氧化锌（ZnO）是一种新型稀磁半导体材料,有优良的磁学及光学性质,透明度高,常温发光性能优异.根据半导体掺杂原理,以氧化锌为原料,过渡金属元素铜为掺杂元素,采用化学气相沉积法（CVD）,制备了铜掺杂纳米氧化锌薄膜.利用晶向显微镜观察ZnO：Cu在衬底硅片上的表面形貌和生长情况,利用光致发光谱和分光光度计分析了样品的光发射和光吸收特性,研究了薄膜的伏安特性.发现铜掺杂对氧化锌薄膜的光吸收和光发射以及表面伏安特性都有很大的影响.随铜掺杂含量的增加,光吸收强度明显增大,光发射峰更加丰富.适当掺杂量的情况下,电流明显增大,但掺杂量太大,会引入缺陷和晶界,反而会使漏电流增大.10％-20％掺杂量为比较理想的掺杂量.     

氧化锌薄膜的制备及掺Co2+对结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶方法在Si(111)衬底上制备了ZnO:Co氧化锌薄膜,利用X射线衍射(XRD)仪和振动样品磁强计(VSM)分别测试了样品的结构和磁性.实验表明,采用溶胶-凝胶方法制备的掺Co2+氧化锌薄膜具有(002)峰的择优取向,同时ZnO:Co薄膜在室温情况下呈现出铁磁性.     

锌氧化物的制备优化和掺杂对其性质的影响

以铜片为阴极,采用恒电流法从硝酸锌溶液中电沉积出氧化锌薄膜.分别讨论了溶液浓度、温度和掺杂对薄膜结构和组成的影响,以及掺杂对薄膜光学性质的影响.结果表明在低浓度和低温时,将有金属锌析出.当掺杂时,氧化锌的粒径将减小.当掺杂氯化铜时,氧化锌的吸收带边将从375nm增加到458nm,带隙能相应地从3.3eV降到2.7eV.     

掺杂与应力对ZrO2薄膜电子结构和光学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法系统地研究了掺杂和应力对ZrO_2薄膜的电子结构与光学性质的影响.本文首先研究了Hf原子替代掺杂对ZrO_2薄膜物性的影响,研究结果表明,Hf原子掺杂减小了ZrO_2薄膜的带隙和态密度大小,可在一定程度上降低其表面缺陷电荷和漏电流.掺杂Hf原子后介电峰和吸收峰的值明显下降,同时介电峰和吸收峰的波形均出现了窄化现象,半高宽显著减小.本文也着重研究了不同应力下四方晶相ZrO_2薄膜物理性质变化及规律.研究发现压应力显著调控了ZrO_2薄膜的带隙以及价带顶和导带底附近的能带结构.施加应力后吸收峰的吸收范围和强度均显著增大,峰值对应的光子能量蓝移则表明对紫外光的吸收随着应力的增加有所增强.在低能量红外和可见光区域,施加压应力后ZrO_2薄膜的折射率变大,但在紫外线区域,压应力使ZrO_2薄膜的折射率呈现出先增大后减小的波动特性.上述研究结果为ZrO_2薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.     

氧压对用PLD法制备的ZnO薄膜的特性影响

通过脉冲激光沉积方法在不同的氧压中制备ZnO 薄膜.用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)及光学透过率谱表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱和AFM显示在生长压力为2Pa时获得了较好的结晶薄膜,随着氧压的提升薄膜表面平整,晶粒均匀.光学透过率谱显示在生长压力为5Pa时有较好的光学特性.     

磁控溅射PP基氧化锌／铜层状膜性能研究

用磁控溅射法在PP非织造布表面沉积氧化锌/铜薄膜来增加抗静电、抗菌、抗紫外等性能．研究首先采用正交试验设计方法沉积铜薄膜,选择最优抗静电性效果的铜膜．铜膜参数为1Pa,20W,5min时,抗静电性能达到最好．接着在沉积最优铜膜的PP表面溅射不同参数氧化锌形成层状膜,并利用扫描电子显微镜进行表面分析．结果表明,ZnO／Cu层状膜比ZnO单层膜颗粒明显且更加致密．经过测试后,镀层状膜的PP具有良好的抗紫外透过性和良好的抗菌性．氧化锌参数为0．5Pa,75W,40min,铜膜参数为1Pa,20W,5min具有最好抗紫外性．     

退火温度对ZnO/SiO_2复合薄膜结构及光学性能的影响

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃衬底上制备ZnO/SiO2(ZSO)复合薄膜,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光(PL)谱对样品的形貌、晶体结构、透过率及光致发光性能进行表征.SEM结果表明,样品为双层结构,随着退火温度的升高,颗粒变大,并产生团聚现象;XRD结果表明,样品经退火处理后生成六方纤锌矿型ZnO,衍射峰强度和晶粒尺寸随退火温度的升高而增大;UV-Vis结果表明,样品同时具有ZnO和SiO2特征吸收边,双层复合薄膜中ZnO和SiO2两种不同材料的能带不连续导致360nm附近的曲线不平滑,并使能带蓝移,经400℃退火处理后的样品透过率较高;PL谱结果表明,在355nm波长激发下,样品分别在紫外区和蓝光区域产生发射峰,随着退火温度的升高,样品内缺陷密度减小,由缺陷引起的发光强度减弱.     

溅射气氛对ZnO∶N薄膜光学性能的影响

以ZnO陶瓷为靶材,高纯N_2和Ar为溅射气体,利用磁控溅射生长系统制备N掺杂ZnO薄膜.通过改变溅射气氛中N_2的流量,研究ZnO薄膜光学性能的变化规律,其中N_2流量分别控制为0,8,20,32mL/min.结果表明:当溅射气氛中N_2流量增加时,ZnO∶N薄膜的光学带隙发生改变,吸收边红移;在室温光致发光光谱中,紫外激子发射峰与可见光区发射峰强度的比值变小,紫外激子发射峰位红移;在Raman光谱中,位于272,642cm-1附近的振动模增强.     

Nd掺杂ZnO薄膜的制备及室温光致发光研究

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO结构,薄膜为纳米多晶结构.随Nd掺杂量的增加颗粒减小,表面粗糙,起伏较大.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395 nm的强紫光峰和495 nm的弱绿光峰,Nd掺杂量和氧分压对PL谱发射峰强度产生了一定影响.     

Ce，Sm联合掺杂TiO2薄膜制备及其电致变色特性

以钛酸四丁酯、硝酸铈和硝酸钐为主要原料,采用溶胶-凝胶法在ITO导电玻璃基片表面制备Ce,Sm联合掺杂TiO2电致变色薄膜,Ce,Sm掺杂的摩尔分数分别为0,2%,5%和10%.采用电化学工作站和紫外可见分光光度计,研究了薄膜的循环伏安特性和光谱特性.结果表明,Ce,Sm的摩尔分数为2%时,薄膜的峰值电流最大,电荷存储能力最强,注入电荷密度为1512mC·cm-2,循环可逆性K值为07.Ce,Sm的摩尔分数为5%和10%时,随着掺杂量的增加,薄膜的峰值电流减小,电荷存储能力变弱.Ce,Sm掺杂TiO2薄膜在可见光范围内具有更好的光学透明度,着色时颜色很浅,着色态和褪色态的光谱透过率几乎一致,均在90%以上,可以在电致变色玻璃中作为离子存储材料.     

射频溅射Si膜的微结构与光学性质研究

采用射频磁控溅射法,在300℃衬底温度下制备了不同厚度的Si薄膜,用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的微结构、光学性质及表面形貌进行了测试分析.结果表明:不同时间下制备的Si膜均呈多晶状态;在中红外波段内出现了很强的Si-Si吸收峰;在紫外可见光范围,随着膜厚的增加,Si膜的透过率减弱;AFM测出Si膜的颗粒平均直径在5.65~8.41 nm之间.