氧化铟锡TCO薄膜的制备及其结晶性能研究

以掺锡氧化铟陶瓷靶材作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,通过X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)测试表征,研究了生长温度对薄膜结晶性质和微结构性能的影响.结果表明:所沉积的ITO薄膜均具有体心立方的多晶结构,其生长特性和微结构性能明显受到生长温度的影响.生长温度升高时,薄膜(222)晶面的织构系数T_(C(222))和晶粒尺寸先增后减,而晶格应变和位错密度则先减后增.当生长温度为500 K时,ITO样品的织构系数T_(C(222))最高(1.5097)、晶粒尺寸最大(52.8 nm)、晶格应变最低(1.226×10~(-3))、位错密度最小(3.409×10~(14)m~(-2)),具有最佳的(222)晶面择优取向性和微结构性能.     

氧化锌薄膜的微观结构及其结晶性能研究

以普通玻璃作为衬底材料,采用射频磁控溅射方法制备了氧化锌(ZnO)透明导电薄膜,通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试,研究了衬底温度对薄膜微观结构及其结晶性能的影响.结果表明:所制备的ZnO薄膜均为(002)晶面择优取向生长的多晶薄膜,其微观结构和结晶性能与衬底温度密切相关.衬底温度对ZnO薄膜的织构系数TC(hkl)、平均晶粒尺寸、位错密度、晶格应变和晶格常数都具有不同程度的影响,当衬底温度为800 K时,ZnO薄膜样品的织构系数TC(002)最高(4.929)、平均晶粒尺寸最大(20.91 nm)、位错密度最小(2.289×10~(15)line·m~(-2))、晶格应变最低(2.781×10~(-3)),具有最高的(002)晶面择优取向生长性和最佳的微观结构性能.     

In_2O_3-10SnO_2陶瓷中In_4Sn_3O_(12)与富Sn析出相特征

以SnO_2质量分数为10%的共沉淀ITO粉为原料,在1 600℃氧气氛下烧结制备ITO陶瓷,采用X线衍射、电子探针、透射电子显微镜、扫描电子显微镜对其物相组成、元素分布和微观结构进行研究。研究结果表明:在In_2O_3:Sn晶粒内析出纳米尺寸的体心立方结构的富Sn相,晶粒边缘内侧出现低Sn浓度的无析出带,其三晶交界处生成In_4Sn_3O_(12)晶粒;In_2O_3:Sn晶内富Sn析出相按照从晶粒中部到晶界边缘尺寸逐渐减小、排布由疏到密的的规律分布;随着保温时间的延长,In_4Sn_3O_(12)晶粒尺寸、In_2O_3:Sn晶内的富Sn析出相尺寸和无析出带宽度增大。     

镓锌氧化物半导体薄膜的晶粒生长特性及其微结构研究

采用Zn O:Ga3O2高密度陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了镓锌氧化物(Ga Zn O)半导体薄膜.基于X射线衍射仪的测试表征,研究了薄膜厚度对Ga Zn O样品晶粒生长特性和微结构性能的影响.研究结果表明:所制备的Ga Zn O样品为多晶薄膜,并且都具有六角纤锌矿型结构和(002)晶向的择优取向生长特性;其(002)取向程度、结晶性能和微结构参数等均与薄膜厚度密切相关.随着薄膜厚度的增大,Ga Zn O样品的(002)择优取向程度和晶粒尺寸表现为先增大后减小,而位错密度和晶格应变则表现为先减小后增大.当薄膜厚度为510 nm时,Ga Zn O样品具有最大的(002)晶向织构系数(2.959)、最大的晶粒尺寸(97.8 nm)、最小的位错密度(1.044×1014m-2)和最小的晶格应变(5.887×10-4).     

电沉积Sn对In2O3薄膜透光和导电性能的影响

室温下利用射频磁控溅射粉末靶制备In_2O_3薄膜,并在其上电沉积Sn制备Sn/In_2O_3复合薄膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和霍尔效应仪等手段表征和分析了复合薄膜的微观结构和光电性能。结果表明:电压为2 V时,制备的Sn/In_2O_3薄膜光电性能最佳,透光率为92.86%,电阻率0.19 mΩ·cm。氧化退火后,3 V电压制备的Sn/In_2O_3复合薄膜电阻率增大,透光率得到明显改善。     

Sn掺杂In_3O_2半导体薄膜的制备及其性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Sn掺杂In3O2(In3O2:Sn)半导体薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等测试表征,研究了生长速率对薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:所制备的薄膜均具为(222)择优取向的立方锰铁矿结构,其结构参数和光电性能明显受到生长速率的影响.当生长速率为4 nm/min时,In3O2:Sn薄膜具有最大的晶粒尺寸(32.5 nm)、最高的可见光区平均透过率(86.4%)和最大的优值因子(7.9×104Ω-1·m-1),其光电性能最好.同时采用Tauc公式计算了样品的光学带隙,结果表明:光学带隙随着生长速率的增大而单调减小.     

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.     

外延生长的SrTiO_3/DyScO_3薄膜的微结构研究

利用激光分子束外延技术在DyScO3(DSO)衬底上异质外延生长了SrTiO3(STO)薄膜.采用原位X射线衍射方法在20~300 K范围内测量了低温下薄膜的热膨胀系数;讨论了应变与晶格失配之间的关系.薄膜的晶格参数在80 K的异常变化可能预示着结构相变的存在.高分辨X射线衍射用来分析样品中存在的两种位错:剪切位错和螺旋位错.结果显示,总的螺旋位错密度要比剪切位错密度大得多.我们认为螺旋位错是样品生长过程中的主要缺陷;剪切位错密度随着样品厚度的增加而增加.这两种位错密度之间的比例关系决定了薄膜的生长模式.     

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.     

原子层沉积二硫化钼薄膜的机理及生长薄膜的质量

选择MoCl_5和H_2S作为前躯体,Si和Al_2O_3作为基底,利用原子层沉积制备高质量的MoS_2薄膜.利用X射线能谱仪,对在温度450~490℃下所生长的薄膜进行分析,分析结果表明,氧化铝更适合薄膜的生长,460℃是最佳的生长温度.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱和透射电子显微镜对所生长薄膜的形态和晶体结构进行研究.结果表明,所生长的薄膜厚度均匀一致,100个循环后,薄膜厚度约为20 nm,薄膜的平均生长率为0.2 nm,表面成花瓣片状结构.所生长的2H-MoS_2薄膜,其(002)晶面平行于基底,(002)、(100)、(110)晶面的间距分别为0.62,0.28和0.17 nm,具有完美的六方晶体结构.