含氢a-Si:H/SiO2多层膜的蓝光发射及其发光机理研究

在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中, 采用a-Si:H层淀积与原位等离子体氧化相结合逐层生长的方法成功制备了一个系列的不同a-Si:H子层厚度的含氢a-Si:H/SiO₂多层膜, 在室温下用肉眼观察到了较强的光致蓝光发射, 与此同时还观察到其发光峰峰位和吸收边随a-Si:H子层厚度的减小而逐渐蓝移. 对a-Si:H/SiO₂多层膜的蓝光发射机制及氢的作用进行了分析和讨论.     

厚度对超薄类金刚石薄膜结构的影响

采用真空阴极磁过滤电弧法(FCVA)沉积了不同厚度的类金刚石(DLC)薄膜, 用波长为514.5 nm的可见光拉曼光谱(Vis-Raman)和宽光谱变角度椭偏仪分析了薄膜的结构. 实验结果表明, 厚度影响DLC薄膜的结构. 当DLC薄膜厚度从2 nm增大到30 nm时, Raman图谱中的G峰位置(G-pos)向高波数方向漂移, 通过高斯拟合得出的D峰和G峰的强度比I_D/I_G减小, 消光系数(Ks)逐渐减小, 薄膜中的sp³键含量随厚度的增大而增大. 当薄膜厚度从30 nm增大到50 nm时, I_D/I_G增大, Ks逐渐增大, 薄膜中的sp³键含量减小.     

利用一种简单方法制备的高质量的p型ZnO薄膜及其性质

利用化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD), 以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为固相源、ZnNO₃为掺杂源制备出p型ZnO:N薄膜, 采用XRD, 霍耳效应和PL谱对薄膜进行分析, 研究了衬底温度对膜结构、电学性质和光致发光特性的影响. 结果表明, 生长温度较低时, 薄膜呈p型导电特性且电阻率随衬底温度的升高而下降, 衬底温度为400℃时, 载流子浓度达到+5.127×1017 cm^-3, 电阻率为0.04706 Ω·cm, 迁移率为259 cm²/(V·s), 并且一个月后的测试表明薄膜仍呈p型导电特性. 当衬底温度过高时薄膜从p型导电转为n型.     

化学镀工艺制备Mn-Zn铁氧体薄膜的结构和 57Fe背散射穆斯堡尔谱研究

用水溶液化学镀工艺制备了不同膜厚, 不同Zn含量的Mn_1-xZn_xFe₂O₄铁氧体薄膜. XRD衍射图像表明, 通过化学镀工艺制备的薄膜样品呈现单一的尖晶石结构, 是没有杂相和择优取向的多晶Mn-Zn铁氧体薄膜. SEM照片显示结晶良好的柱状晶垂直于玻璃基底生长. ⁵⁷Fe背散射穆斯堡尔谱的测量表明, 化学镀工艺制得的Mn_1-xZn_xFe₂O₄铁氧体纳米晶薄膜的阳离子分布不同于块体材料; 其占据四面体A位的Fe³⁺离子数目远高于块体材料, 并由此导致薄膜样品的M_s明显地小于相应成分的块体值; 随着Zn含量的增加, Zn²⁺对于A位表现出强烈的化学亲和性而优先占据A位, 致使Fe³⁺不断地从四面体A位向八面体B位迁移; 对于Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄的样品, 随着薄膜厚度的增加, B位的Fe³⁺数目增加, 磁矩不再平行于薄膜平面排列并且磁矩与薄膜平面的夹角逐渐增大. 宏观磁性测量结果表明, 当x = 0.5 时, 用水溶液化学镀工艺制备的Mn_1-xZn_xFe₂O₄的饱和磁化强度值最大, 为419.6 kA/m; 而矫顽力则最小, 为3.7 kA/m.     

金刚石在C60薄膜表面的气相成核

金刚石薄膜是一种性能优异的功能薄膜,比颗粒状金刚石材料有着更为广泛的应用领域,尤其是在光学和微电子学方面,因此近年来受到极大的关注。然而,在气相沉积金刚石薄膜中,金刚石在光滑非金刚石衬底表面难以成核。为了提高金刚石在光滑衬底上的成核密度,一般需要破坏衬底表面,使之布满宏观缺陷,如划痕、蚀坑等以提供成核点,或在衬底表面预沉积有助于金刚石成核的过渡层如DLC,β-SiC等。因此,寻找增强金刚石在光滑非金刚石衬底上成核的有效方法一直是近年来气相沉积金刚石研究的重要内容。最近,Meilunas等人发现Fuller烯中的C_(60),C_(70)作为过渡层可以显著提高金刚石在光滑Si衬底表面的成核密度。由于Fuller烯是一种新型的光学和半导体材料,因此,研究Fuller烯表面气相生长金刚石薄膜不仅为增强光滑衬底表面上的成核提供了一种新方法,更为重要的是有可能为金刚石薄膜和Fuller烯提供新的应用领域。     

从M-T曲线上“奇异峰”分析掺杂3d族ZnO基稀磁半导体的磁学本质

研究了用双束脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备的Zn_0.95Co_0.05O薄膜的结构和磁学性质. 晶体结构分析表明制备的薄膜是具有ZnO沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构的单晶膜. 当室温或低于室温时该薄膜具有磁性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁化强度随温度的变化曲线, 在55 K附近出现了一个小峰. 小峰出现的温度与文献中报道的“奇异峰”出现的温度相似, 虽然小峰凸起似乎并不如引文中的明显. 没有实验结果表明引文中的“奇异峰”与纳米材料的量子效应有相关性. Zn_0.95Co_0.05O薄膜的磁学行为并不能用稀磁半导体的铁磁性解释. 并对ZnO基稀磁半导体薄膜中的磁学本质进行了讨论.     

用热解化学气沉积法选择性生长金刚石薄膜的研究

一、引言 金刚石薄膜作为一种新型多功能材料,其制备和应用研究在近几年内取得了飞速的发展.目前,用各种化学气相沉积方法(CVD)合成的金刚石薄膜在一些领域内已取得了初步的应用.金刚石薄膜的选择性生长就是在衬底表面上按照所需图形生长金刚石薄膜,因此选择     

Grätzel电池用TiO2致密膜的制备和表征

选择钛酸四丁酯-石油醚溶液体系, 使用浸涂、烧结方法制备了致密TiO₂薄膜. 利用X射线光电子能谱(XPS)测试了薄膜的组成, 并用原子力显微镜(AFM)研究了制备工艺对表面形貌的影响. TiO₂致密膜的透射光谱表明, 该薄膜在可见光区有很好的透过率. 利用该种致密TiO₂膜, 制备了固态Grätzel电池, 其光电特性表明, 所制得的致密膜起到了很好的阻隔导电基底和空穴传输层的作用.     

丝网印刷纳晶多孔TiO2薄膜电极的制备

应用丝网印刷技术制备TiO₂多孔薄膜电极, 采用了不同的印刷胶体, 胶体中的主要成分TiO₂来自商品P25粉末, 各种胶体组成简单, 电极制备前后不需任何化学处理, 在TiO₂固含量及膜厚较低的情况下, 电池的光电转换效率可达5.81％~6.70％, 实验的重复性好, 所制薄膜的性质均匀、牢固.     

偏压对金刚石膜成核过程的影响

金刚石膜与天然金刚石类似,具有许多优异的特性,可广泛用于机械、光学和电子等领域.目前已用各种CVD技术制备出了可供实际应用的金刚石膜.这些技术遇到的一个主要问题是怎样提高成核密度和质量.特别是在异质衬底材料(如Si)上如何控制核化密度和貌相,从而达到异质外延生长金刚石膜.为了实现这一目的人们采取了各种方法和措施,如在沉积膜前对Si衬底进行划痕或在金刚石粉末溶液中进行超声波处理;用化学腐蚀或沉积非晶碳过渡层等.最近研究发现,对衬底加负偏压可大大提高成核密度.在微波等离子体CVD法中对衬底加负偏压后,在不经任何处理的抛光Si片上金刚石成核密度达10~(10)cm~(-2).并且利用此方法已成功地在Si衬底上实现了异质外延或织构生长金刚石膜.然而至今对热灯丝CVD法沉积金刚石膜中加负偏压增强成核密度研究的还不多.本文对热灯丝CVD负偏压法增强成核问题进行了实验研究,并对其结果进行了讨论.热灯丝CVD法沉积金刚石膜装置同文献[3]中的一样,衬底材料是Si(100),首先对硅衬底分别在丙酮和乙醇中分别进行超声处理,然后在50%HF溶液中腐蚀2min,去除天然氧化硅,接着用去离子水冲洗数次,最后用甲醇超声处理烘干后放入反应室中抽真空以备实验.沉积条件为衬底温度850℃,灯丝温度2000～2400℃,甲烷浓度(CH     

电化学沉积法制备类石墨相氮化碳

用Si(100)基片做衬底, 1︰1.5的三聚氯氰和三聚氰胺的丙酮饱和溶液为沉积液, 在室温常压下用电化学的方法沉积了CNx薄膜. X射线衍射(XRD)测试显示, 衍射花样中出现的衍射峰所对应的晶面间距与文献计算的类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的结构数据较为吻合, 实验晶胞参数为a = 4.79, c = 6.90, 与文献的值a = 4.74, c = 6.72的误差分别为1.05%和2.68% . X射线光电子能谱(XPS)结果表明沉积的薄膜中主要元素为C, N, 且N/C = 0.75, C1s和N1s的结合能谱中287.72 eV的碳和400.00 eV的氮是样品中碳氮的主体, 以C₃N₃杂环的形式存在. 傅里叶转换红外光谱(FTIR)在800, 1310和1610 cm^-1的吸收峰也表明薄膜中存在三嗪环(C₃N ₃), 和X射线光电子能谱的分析结果一致. Teter等人预言的g-C₃N₄在结构形式上和三聚氰胺的完美脱胺缩聚物是一样的, 红外光谱和X射线光电子能谱表明在样品中存在三嗪环(C₃N₃), 支持XRD的实验结果. 以上结果说明CNx薄膜中有g-C₃N₄晶体存在.     

非晶态SiO2过渡层上高C轴取向LiNbO3薄膜及生长机制探讨

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在单晶硅衬底的非晶态SiO₂过渡层上外延生长了具有优良结晶品质和高度C轴取向性的LiNbO₃光波导薄膜. 利用X射线衍射、高分辨电子显微镜和原子力显微镜等手段对LiNbO₃薄膜的结晶品质和C轴取向性等进行了系统的分析, 基本确定了薄膜C轴外延生长的最佳沉积参数. 非晶态SiO₂过渡层上的LiNbO₃薄膜由尺度约为150 nm×150 nm的四方柱状C轴取向的单晶畴紧密排列而成, 并且具有陡峭的界面结构. 棱镜耦合技术测量表明, 激光可以被耦合到LiNbO₃薄膜中, 形成TE和TM模式的光波导. 此外, 对于LiNbO₃薄膜在非晶过渡层上择优取向生长的物理机制和薄膜基底效应进行了初步探讨, 提出其生长机制很可能符合光滑晶面上三维岛状成核生长的Volmer模式.     

非磁性金属隔离层Bi, Ag和Cu对多层膜性能的影响

采用磁控溅射方法制备了Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta和Ta/NiFe_Ⅰ/FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜. 通过X射线衍射研究了薄膜样品Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta的织构. 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积大量的Cu也不会影响FeMn层的(111)织构. 与此相反, 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积少量的Bi和Ag, FeMn层的织构就会受到破坏. 研究发现, 这与隔离层原子的晶体结构和晶格常数有关. 在Ta/NiFe_Ⅰ/ FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜中, 研究了反铁磁薄膜FeMn与铁磁薄膜NiFe_Ⅰ和NiFe_Ⅱ间的交换耦合场H_ex1和H_ex2相对于非磁金属隔离层Bi, Ag和Cu厚度的变化关系. 实验结果表明, 随着非磁金属隔离层厚度的增加, Hex1的大小基本不变, 保持在10.35～11.15 kA/m之间. 交换偏置场H_ex2随着Bi, Ag和Cu厚度的增加急剧下降并趋于平滑. 当Bi, Ag和Cu的厚度分别为0.6, 1.2和0.6 nm时, 交换偏置场Hex2下降为0.87, 0.56和0.079 kA/m. 此后, 随着隔离层厚度的增加交换偏置场H_ex2基本不变     

a-SiN:H薄膜的对靶溅射沉积及微结构特性研究

采用对靶磁控反应溅射技术以N₂和H₂为反应气体在硅(100)和石英衬底上制备了氢化非晶氮化硅(a-SiN:H)薄膜. 利用台阶仪、原子力显微镜、紫外-可见(UV-VIS)光吸收和傅里叶红外透射光谱(FTIR)对薄膜沉积速率、微观结构及键合特性进行了分析. 结果表明, 利用等离子反应溅射可在较低衬底温度条件下(T_s<250℃)实现低表面粗糙度和高光学透过率的a-SiN:H薄膜制备. 增加衬底温度可使薄膜厚度减小, 薄膜光学带隙Eg提高, 薄膜无序度减小. FTIR分析结果表明, 薄膜主要以Si-N, Si-H和N-H键合结构存在, 随衬底温度增加, 薄膜中的键合氢含量减小, 而整体键密度和Si-N键密度增加. 该微观结构和光学特性的调整可归因衬底温度升高所引起的衬底表面原子迁移率和反应速率的增加.     

金刚石表面的功能化修饰

化学气相沉积法(CVD)制备金刚石薄膜的出现, 使人们大规模利用金刚石优异性质的愿望得以实现. 但是, 金刚石薄膜表面sp³碳构造的高稳定性导致其表面可再造性能差, 无法满足制备各种功能性表面的需要. 本文从化学修饰的角度, 概括和总结了金刚石薄膜表面的功能化修饰和分子微结构设计等问题. 讨论了金刚石表面的活性官能团导入, 金刚石表面修饰有机(生物)分子, 以及通过金属、金属氧化物修饰制备具有良好催化活性的金刚石表面的制备方法, 并对金刚石薄膜在不同领域内的应用前景作了展望.     

金刚石薄膜的紫外区电致发光

金刚石薄膜在光谱蓝区的电致发光已有过一些研究工作。然而迄今为止,金刚石薄膜在紫外光谱区的电致发光现象尚未见有报道。我们采用了非晶金刚石薄膜——本征金刚石薄膜——掺杂金刚石薄膜3层结构,制备了电致发光器件。观察到在近紫外光谱区380nm处有一发光主峰。 为了提高金刚石薄膜的成核密度,改善薄膜的均匀性,我们采用脉冲激光沉积技术首先在硅衬底上沉积一层非晶金刚石薄膜。非晶金刚石薄膜脉冲激光沉积的实验装置已在文献[4]中有过详细描述。采用波长355nm,重复频率5Hz的Q开关3次谐波YAG激光器,激光功率密度为3.5×10~8W/cm~2。沉积时间5min,获得的非晶金刚石薄膜厚度为0.15μm,电阻率为1.33×10~6Ω·cm。为了提高电致发光器件的击穿电压,再利用微波CVD系统在非晶金     

金刚石薄膜的气相生长

金刚石不仅是最好的超硬耐磨材料,而且是一种新型的功能薄膜材料,具有优异的电学,光学、热学和力学性质。 1976年Derjaguin等用化学输运反应方法在非金刚石基板上首先合成出金刚石,1982年Matsumoto等用热灯丝化学气相沉积法(CVD),1983年Kamo等用微波等离子体化学气相沉积方法在硅等基板上制备出金刚石薄膜。近年来,金刚石薄膜的研究得到迅速发展,建立了各种制备方法和制备技术,在各种基板材料上合成出大面积均匀的金刚石膜,而且在应用研究方面取得了有意义的结果。     

Ti/N粒子沉积能量对氮化钛薄膜表面层微结构的影响

用直流(d.c)反应磁控溅射沉积技术、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜成像(TEM)微结构分析方法, 研究了氮化钛薄膜表面层固态结构随凝聚增原子能量的变化情况. 发现沿(111)和(002)晶面方向择优生长的TiN_x层的点阵参数(a₀)与衍射峰半高宽(FWHM)的变化和载能束引起薄膜微观相成分、晶面内压应力、晶粒尺寸和结构缺陷密度紧密相关. 在新的理论框架下, 分别计算了氮化钛薄膜表面上每个凝聚原子的有效迁移, 薄膜表面达到最小能量状态时每个凝聚原子应该获得的平均能. 实验观察的结果在理论分析中得到了定量解释.     

微波方法制备(100)晶面取向的金刚石薄膜

采用MWPCVD制备金刚石膜的方法 ,以甲烷和一氧化碳为碳源气体 ,在适当的衬底温度与反应气体配比条件下 ,通过使衬底匀速转动 ,合成出具有 (10 0 )晶面取向的均匀生长的金刚石薄膜 ,在优化的工艺条件下这种定向金刚石膜的生长与单晶硅衬底的类型没有明显的直接关系 .     

复合薄膜CoFe2O4/TiO2的制备及磁性

以钛酸丁酯和金属盐酸盐为原料, 采用溶胶-凝胶工艺制备CoFe₂O₄/TiO₂复合薄膜. 探讨热处理温度和前驱液pH值对CoFe₂O₄/TiO₂复合薄膜结构及磁性的影响. 通过X射线衍射(XRD)分析了复合薄膜的相结构; 采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和偏光显微镜(PLM)观测了薄膜表面形貌; 用振动样品磁强计(VSM)测试了样品的磁性. 结果表明, 薄膜生长过程中两相组分的晶体各自析出长大, CoFe₂O₄均匀地嵌埋于TiO₂基体中; 薄膜中晶粒的生长对反应体系的pH值、热处理温度依赖性较大, 前驱液pH在2~3范围内, 经800℃热处理后得到纳米复合薄膜, 晶粒平均粒径为19 nm; 随着热处理温度的升高, 复合薄膜的磁性增强.