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-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。     

Sn掺杂量对Sn-Mg共掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

采用超声喷雾热解法在石英衬底上制备了Sn-Mg共掺的ZnO纳米薄膜.借助X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),光致发光谱(PL谱),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和伏安特性曲线(I-V)等测试手段研究了Sn掺杂量的改变对薄膜的结构、形貌和光电性能的影响.结果表明,适量的Sn掺杂可以提高薄膜的表面形貌和光电性能.随着Sn掺杂量的增加,薄膜的(101)衍射峰强度、紫外发光峰、透过率和导电率都是先增加后减小,带隙能量值从3.350eV增加到3.651eV,并且平均透过率均在80%～87%之间.当Sn掺杂量为0.004时,薄膜结晶质量最好,表面最致密,晶粒大小最均匀,紫外发光峰强度最大,导电率最高.     

K掺杂量对氧化锌薄膜晶体结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶旋涂法(sol-gel)在玻璃衬底上制备了不同K掺杂量的K-N共掺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)对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了表征.结果表明:与未掺杂样品相比,K-N元素共掺之后,薄膜结构仍保持六方纤锌矿型且沿c轴择优生长;随着K掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰强度先增强后减弱,而对薄膜的紫外发光峰影响不大.当K掺杂量(原子比)为0.060时,晶粒尺寸最大,结晶性能最优,紫外发光峰强度相对较大.利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学透过率进行研究,结果表明不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜其光透过率没有明显变化,均维持在80%左右.     

退火温度对溅射氧化锌薄膜的影响

利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了高度C轴择优取向的纳米氧化锌(ZnO)薄膜,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了退火热处理温度对ZnO薄膜形貌、结构和内应力的影响规律.结果表明:热处理可以明显改善薄膜的结晶质量,薄膜的晶粒变得致密,尺寸也变得均匀;(002)衍射面的晶面间距和内应力均低于未经热处理的样品;当温度高于450℃以后,薄膜的致密度反而下降,部分晶粒异常长大,随着退火温度的逐渐升高,ZnO薄膜(002)衍射面的晶面间距和内应力先减小,到450℃达到最小值,后又逐渐增大,可见450℃热处理后,薄膜的表面形貌、结构和内应力均得到很大的改善.     

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.     

Al掺杂量对N-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的Al掺杂量在石英衬底上制备了N-Al共掺ZnO薄膜,并对其光学性能进行了研究.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)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌、透过率和光致发光性能.结果表明:所制备薄膜具有较高光学质量,并且Al掺杂量对N-Al共掺ZnO薄膜的光学性能有很大影响,当n(Zn)∶n(N)∶n(Al)=1∶3∶0.12时,UV光谱的吸收边蓝移最多,带隙展宽最大.PL谱测试结果显示此样品近带边紫外发光峰蓝移至384.9nm.     

衬底偏压对ZnO：Zr薄膜结构及光电性能的影响

以Zn：Zr（Zr片贴在金属Zn靶上面）为溅射靶材,利用直流反应磁控溅射法在Ar／O_2混合气氛中制备Zr掺杂ZnO（ZnO：Zr）薄膜．在制备ZnO：Zr薄膜时,衬底偏压在0～60V之间变化．研究结果表明,衬底偏压对薄膜的结构、光学及电学性能有很大影响．当衬底偏压从0增大到60V时,薄膜的平均光学透过率和平均折射率都单调增大,而薄膜的晶粒尺寸先增大后减小．ZnO：Zr薄膜电阻率的变化规律与晶粒尺寸相反．     

衬底温度对铝掺杂氧化锌薄膜生长及其微结构性能的影响

以铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)陶瓷靶作为溅射材料,采用RF磁控溅射技术,在玻璃衬底上制备了Zn O:Al半导体薄膜,通过X射线衍射(XRD)测试研究了衬底温度对Zn O:Al薄膜生长特性及其微结构性能的影响.研究表明:衬底温度对薄膜生长和微结构均具有明显的影响;随着衬底温度的升高,薄膜(002)晶面取向度和平均晶粒尺寸表现为先增大后减小的变化趋势,而半高宽、微应变和位错密度则呈现出先减小后增大的变化趋势.当衬底温度为650 K时,Zn O:Al薄膜具有最高的(002)晶面取向度、最大的晶粒尺寸、最窄的半高宽、最低的微应变、最小的位错密度,其结晶性能和微结构性能最佳.     

常压固相烧结法制备ZAO靶材及其性能的研究

采用常压固相烧结法,通过优化烧结工艺,制备出平整、组织均匀、致密的ZAO靶材.研究了掺杂含量、烧结温度对陶瓷靶材微观结构和性能的影响,并使用自制靶材,采用射频磁控溅射法镀膜.结果表明:Al2O3的掺杂没有破坏ZnO晶体结构,Al原子对Zn原子进行有效替位;晶粒尺寸随着掺杂量的增多而减小;靶材的电阻率随掺杂量的增加呈U型变化,在3wt%时取得最小值4.2×10-2Ω.cm;靶材致密度超过96%.使用该靶材生长的多晶ZAO薄膜具有(002)择优取向,结晶均匀,呈柱状生长,薄膜电阻率和可见光平均透射率可分别达到8×10-4Ω.cm～9×10-4Ω.cm和85%.图9,表1,参14.     

衬底温度对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同衬底温度下制备薄膜的相结构和表面形貌进行分析.结果表明,在衬底温度为400℃时制备的ZnO薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀,结构致密,且沿c轴择优生长.     

超声喷雾热解法制备AZO薄膜及其光致发光性能研究

利用超声喷雾热解法以乙酸锌、硝酸铝为Zn、Al源配制前驱体溶液,按不同的Z n、A l原子比（1∶0．02,1∶0．03,1∶0．04,1∶0．05和1∶0．06）在单晶硅（100）衬底上制备出具有较好光致发光性能的ZnO ：Al（AZO）薄膜．采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM ）和光致发光谱（PL ）表征了样品的晶体结构、表面形貌和光致发光性能．结果表明：所制备样品属于纤锌矿ZnO 结构,且择（002）取向生长,薄膜表面比较平整,具有较好的光致发光性能．并且Al掺杂量对AZO薄膜的紫外发射性能有重要影响,随着Al掺杂量的增加,紫外发射峰先蓝移后红移．在Zn、Al原子比为1∶0．04时得到的AZO薄膜结晶质量最好,蓝移量最大,光致发光性能最佳．     

溶胶凝胶工艺制备NaMgZnO复合薄膜结构和发光性能研究

利用溶胶-凝胶旋涂工艺在玻璃基底上生长NaxMg0.2Zn0.8-xO(x=0.02、0.04、0.06)复合薄膜和本征ZnO薄膜.使用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)和光致发光系统(PL)分别对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学透过率和光致发光性能进行表征.结果表明:引入Na元素和Mg元素可有效提高薄膜的结晶质量,随着Na掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,x=0.06时,薄膜平均晶粒尺寸相对最大,达到43.9nm.由扫描电镜结果可知,x=0.02时薄膜晶粒较为致密,而当x=0.06时,出现若干较大白色晶粒,可能是过量的Na元素以NaCl的形式析出所致.PL谱分析可知,样品主要有2个发射峰,一个是位于370nm左右强度较大的紫外发射峰;另一个是500nm附近的绿光峰.而组分为Na0.02Mg0.2Zn0.78O复合薄膜的光致发光谱仅有一个强度较大的紫外发光峰,并且其强度远高于其他样品,说明此时薄膜的紫外发光性能得到了明显的提高.     

ZnO:Al透明导电薄膜的制备及其光电性能的研究

利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备Al3+掺杂ZnO薄膜,研究了Al3+掺杂对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响.XRD测量结果表明,Zn1-xAlxO薄膜具有六角纤锌矿结构,晶格常数随着Al掺杂浓度的增加而减小;紫外-可见透射光谱(UV)表明,所有薄膜在可见光区的透过率均超过80%;光致发光谱研究发现,随着Al掺杂浓度的增加ZnO的吸收带边发生蓝移,XRD和光学性能研究都证实了ZnO薄膜中的Al3+是以替位式形式存在于晶格中.     

水热法制备Co掺杂ZnO纳米棒的及其光学性能分析

采用水热法制备了不同Co掺杂浓度的六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体材料,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和(光致发光)PL谱对样品的形貌、结构、光学性能分别进行了表征和测试. XRD分析结果表明:Co掺杂并未改变纤锌矿ZnO的晶体结构;SEM可以看出随着Co掺杂浓度的增大,花状ZnO纳米棒的均匀性变差,而且不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量的且尺寸较小的单根纳米棒;而PL光谱显示样品在381 nm附近具有微弱的紫外发光峰,在位于579 nm附近具有较强的可见光发光峰.特别是Co掺杂ZnO纳米棒的紫外发光峰强度同本征样品相比没有明显的变化,而可见光发光强度同本征样品相比具有明显的下降.随着Co掺杂浓度增大,样品可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的结晶质量先提高再降低.当Co掺杂的浓度为2.0%时,所制备的ZnO花状纳米棒具有良好的结晶质量,具有优异的光学性能.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

沉积温度对氧化锌薄膜结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃基板上制备了氧化锌(ZnO)薄膜样品,利用X射线衍射(XRD)表征和紫外-可见光透射光谱对其进行了表征,研究了沉积温度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:所有ZnO样品都是c轴高度择优取向的多晶薄膜;沉积温度对ZnO样品晶体质量和光学性能都具有明显的影响;随着沉积温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰的半高宽单调减小,而(002)晶面取向度、平均晶粒尺寸和可见光波段平均透过率则单调增大.当沉积温度为500°C时,ZnO薄膜样品具有最高的(002)晶面取向度(0.987)、最大的平均晶粒尺寸(22.1 nm)和最好的可见光波段平均透过率(82.3%).     

热处理温度及冷却速度对ZnO:Al薄膜性能的影响

采用溶胶一凝胶法在普通玻璃衬底上制备出了Al3+离子掺杂的ZnO(ZnO:Al)透明导电薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针法及紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等分析方法对制备的薄膜进行了表征,研究了热处理温度及冷却速度对ZnO:Al薄膜结晶状况、电阻率、可见光透过率的影响.研究发现:制备的薄膜为具有沿(002)晶面择优取向的ZnO六角纤锌矿结构,适当的热处理温度和冷却速度有利于改善ZnO:Al薄膜的导电性,并且当采用快速冷却时薄膜的导电性明显增强,而透光率略微减小.500℃热处理1 h后,-15℃环境中快速冷却相对于随炉冷却和空气中冷却制备的薄膜电阻率有大幅度的降低,达到0.22Ω·cm,透光率大于80%.     

掺磷氢化纳晶硅薄膜的晶粒尺寸和晶格畸变的研究

采用等离子增强化学气相沉积在玻璃衬底上制备了掺磷氢化纳晶硅薄膜,并利用X射线衍射谱(XRD)和拉曼散射谱研究了PH3浓度(GFR=[PH3]/[Si H4])对薄膜平均晶粒尺寸和晶格畸变的影响.结果显示磷弱掺杂有利于晶化,而重掺杂抑制晶化.随着GFR的增大,Si(111)方向上的平均晶粒尺寸呈现出先减小后增大的趋势,而对应的晶格畸变则呈现了相反的变化趋势,小的晶粒尺寸诱导了大的晶格畸变.该结果可归结于与平均晶粒尺寸相关的表面增强效应.在掺磷氢化纳晶硅薄膜的制备过程中,PH起了关键的有效掺杂作用.     

增强可见光透过的铈掺杂ATO透明薄膜研究

采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在普通玻璃片上制备出纳米铈掺杂的ATO (Ce/ATO)透明薄膜. 利用XRD、SEM、UV-Vis和FL等测试方法对薄膜的结构与性能进行了表征. 结果表明:Ce/ATO薄膜仍保持四方金红石晶相结构,且铈成功地掺杂到ATO中;薄膜表面光滑平整、结构致密,膜层晶粒分布均匀,晶粒尺寸分布为8-12 nm;与ATO薄膜相比, Ce/ATO薄膜在可见光区的透过率有明显增强, 当Ce掺杂量为1 mol%时,薄膜在440 nm-680 nm的透过率超过了空白玻璃;当Ce掺杂量为3 mol%时,薄膜在440 nm-600 nm的平均透过率达到92%以上.