氧浓度对MS法制备的ZnO:Sb薄膜的光学性能影响

在玻璃衬底上以Zn-Sb合金靶为靶材,采用射频反应磁控溅射法制备出具有良好C轴取向的ZnO:Sb薄膜.用X射线衍射仪、分光光度计和荧光发光光度计等测试手段分析了Sb掺杂ZnO薄膜的晶体结构和光学性质.薄膜在N2气中550 ℃退火后的X射线衍射谱表明: Sb掺杂ZnO薄膜主要沿ZnO的(002)方向生长,没有检测到其它杂质相的生成.退火前,薄膜的光学带隙随氧浓度的增大而增大,退火后薄膜光学带隙减少.薄膜的室温光致发光谱中有较强的蓝光发射峰,并对蓝光的发射机理作了分析:蓝光(487 nm左右)的发射与锌填隙(Zni)和锌空位(VZn)缺陷能级有关,还与Sb3+离子提供了相应的蓝光中心有关;蓝光峰(436 nm左右)的发射与锌填隙缺陷能级和氧空位(VO)形成的浅施主能级有关,这些蓝光峰的出现对于开发出单色蓝光发光器件有重要意义.     

掺杂对ZnO半导体薄膜光学性能的影响

以掺杂氧化锌(ZnO)陶瓷靶为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备了掺杂ZnO系列半导体薄膜样品.利用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射光谱,通过Swanepoel法确定了薄膜的折射率和消光系数,利用外推法获得了薄膜的光学带隙,研究了不同掺杂对ZnO薄膜光学性能的影响.结果表明,钛掺杂和镓镁合掺后,ZnO薄膜的透过率和光学带隙增加而折射率减小;所有薄膜的折射率均随波长增加而单调减小,呈现出正常的色散特性.     

镶嵌于非晶碳化硅中的高导电性掺杂纳米晶硅的制备与电学性能研究

对不同C/Si比的掺磷非晶碳化硅薄膜的光电性质进行了研究.发现对于原始样品,随着C/Si比的减小,材料的光学带隙逐渐减小,暗电导率逐渐增大.对于1000℃退火后的样品,材料的暗电导率有了6到7个数量级的提高.随着膜中C/Si比的减小,材料中Si-C键密度逐渐减少,结晶度提高,光学带隙有所增大,多数载流子迁移率增大,暗电导率逐渐增大.此外,薄膜中组分比的改变对材料中掺杂磷原子的激活效率以及材料的电导率激活能等都会产生相应影响.随着C/Si比的减小,退火后样品的掺杂磷原子的激活效率随之改变,表现为载流子浓度先增大后减小的趋势,这与材料的结晶程度有很大的关系.退火后样品的电导率激活能随着C/Si比的减小而逐渐减小,费米能级逐渐靠近导带底,最后位于导带底甚至进入导带,使材料表现为重掺杂的特性.     

Cd掺杂对ZnO∶In薄膜光电性质的影响

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备了不同Cd掺杂浓度的ZnO∶(In,Cd)薄膜,并研究了Cd掺杂浓度对薄膜光学和电学性质的影响。透射光谱测试发现,掺Cd对薄膜的透射率影响不大,都在80%以上,且随着Cd掺杂浓度的增加,薄膜的禁带宽度在3.253～3.148eV范围内减小。霍尔测试表明,Cd掺杂增强了薄膜的导电性,当Cd掺杂浓度为0at.%、2at.%和4at.%时,薄膜的电阻率分别为(2.68×10-1)、(1.30×10-1)和(6.83×10-2)Ω.cm。结合理论计算和光致发光谱分析认为,Cd掺入后ZnO的导带明显下移,这不仅导致ZnO∶(In,Cd)薄膜的带隙变窄,同时使施主杂质(Zni和InZn等)的电离能减小,从而增强了薄膜的导电性能。     

溶胶-凝胶法制备Li-N共掺ZnO纳米薄膜及其性能表征

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上沉积Li-N共掺ZnO纳米薄膜,研究热处理温度和Li掺杂浓度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:适度的Li掺杂,以及随着热处理温度的适度升高,会导致ZnO(002)峰的半峰宽减小,薄膜结晶质量明显改善,但过高浓度的掺杂或过高的热处理温度,则会诱发新的缺陷,导致结晶质量下降.另外Li掺杂引起ZnO薄膜的光学带隙发生变化,从而使样品在未掺杂时以紫光发光最强而掺杂后样品以紫外发光最强.     

衬底温度和溅射功率对AZO薄膜性能的影响

采用RF磁控溅射法在载玻片上制备了可用于电极材料的掺Al氧化锌(AZO)透明导电薄膜,并对不同衬底温度和溅射功率下制备的AZO薄膜结构、光电性能进行了表征分析.结果表明:各种工艺条件下沉积的AZO薄膜均具有明显的(002)择优取向,没有改变ZnO六方纤锌矿结构;薄膜电阻率随衬底温度升高而减小,随溅射功率增加先减小后增大,衬底温度400℃、溅射功率200W时最小,为1.53×10-5Ω.m;可见光平均透射率均在80%以上,光学带隙与载流子浓度变化趋势一致,最大值为3.52eV.     

铜基薄膜太阳能电池窗口层ZnO膜的制备及性能研究

文章基于脉冲直流磁控溅射技术,在普通钠钙玻璃上沉积ZnO薄膜,主要研究了沉积过程中基底温度和O_2/(O_2+Ar)流量比对ZnO薄膜的结构,表面形貌,光电性能的影响。结果表明,所沉积的ZnO薄膜均为六方纤锌矿结构,且沿c轴方向择优生长。此外,所制备的ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率均超过了90%。随着基底温度的升高,ZnO薄膜的颗粒尺寸和RMS粗糙度呈升高趋势,薄膜的载流子浓度没有明显的变化,载流子迁移率则呈增大趋势。随着O_2/(O_2+Ar)比值的升高,ZnO薄膜的结晶状态没有明显改变,薄膜中载流子浓度逐渐降低。通过调节基底温度和O_2/(O_2+Ar)比值可以优化ZnO薄膜的光电特性,以便更好应用于铜基薄膜太阳能电池的窗口层。     

退火温度对ZnO薄膜晶体管电特性的影响

针对非晶硅和有机薄膜晶体管的低迁移率问题,以高纯Zn为靶材,反应磁控溅射沉积、且在不同温度下退火的ZnO薄膜作为半导体活性层,成功地制备出基于ZnO材料的薄膜晶体管(ZnO-TFT),研究了退火温度对ZnO -TFT电特性的影响.结果表明:ZnO- TFT的载流子迁移率随退火温度的升高而明显增大,700℃退火的样品迁移...     

Na-N共掺对ZnO薄膜结构及光学性质的影响

采用溶胶/凝胶法在石英衬底上制备Na-N共掺ZnO纳米薄膜,研究Na掺杂原子分数对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:适度的Na掺杂,使得薄膜结晶质量明显改善,但过高原子分数的掺杂,则会诱发新的缺陷,导致结晶质量下降.在可见光区域,薄膜透光率随Na掺杂原子分数的升高而升高,掺杂原子分数7.5%的薄膜透光率达到90%左右.Na掺杂原子分数对ZnO的光学带隙产生了直接的影响.     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备的Ce_(0.97)Co_(0.03)O_2薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法,在Si(100)衬底上制备了3%Co掺杂CeO2薄膜,研究了不同热处理温度对Ce0.97Co0.03O2薄膜结构和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)表明,3%Co掺杂CeO2薄膜为多晶薄膜,且未破坏CeO2原有的结构,随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大。椭偏光谱法研究表明,Ce0.97Co0.03O2薄膜的光学常数(折射率n、消光系数k)随着退火温度增加而增大,光学带隙Eg随退火温度增加而减小,这是薄膜结构随退火温度增加发生变化所致。     

退火温度对Al掺杂ZnO薄膜结构和光学性质的影响

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上沉积Al掺杂的ZnO(AZO)纳米薄膜,研究了退火温度对薄膜的结构和光学性质的影响.结果表明:AZO薄膜呈c轴择优取向的纤锌矿结构.在一定的温度范围内,晶粒尺寸的大小随退火温度的升高而增加.当退火温度为900℃时,样品表面平整致密,样品可见光区的透射率达80%.当温度上升1 000℃时,晶粒尺寸达到最大,但样品表面出现裂纹,可见光区域的透射率下降.进一步提高退火温度则由于热缺陷导致了结晶质量的退化,一定范围内退火温度的升高能够提高样品的晶体中原子排列的有序性,有助于晶粒的长大,但同时也增加了样品内氧空位(Vo)和锌间隙(Zni)的缺陷浓度.     

生长条件对TiO_2薄膜结构及光学性能的影响

为了研究TiO2薄膜的生长机制及结构对其带隙的影响,采用激光脉冲沉积方法在超高真空下制备了TiO2薄膜.X射线衍射结果显示在不同温度和不同缓冲层上生长的TiO2薄膜以板钛矿结构为主,缓冲层对薄膜结构影响不大,高的生长温度提高了薄膜的结晶度.透射谱的结果表明,随着生长温度和生长气压的升高,TiO2的带隙逐渐增大,在生长ZnO做为缓冲层后,TiO2薄膜的结晶度降低,随ZnO结晶度的提高,TiO2对复合薄膜带隙的影响消失.     

热氧化温度对Cr和N共掺ZnO薄膜结构及性能的影响

首先利用共溅射方法在石英玻璃衬底上生长Zn_3N_2:Cr薄膜,然后用热氧化方法制备了Cr和N共掺ZnO薄膜,研究了不同热氧化温度对薄膜的结构、光学带隙及磁学性能的影响,XRD结果表明,薄膜样品具有纤锌矿结构,且沿c轴择优生长,随着热氧化温度的增加,样品的晶格常数c几乎没有改变,而晶粒尺寸先增大后减小。样品的吸收光谱表明温度的升高使薄膜样品的吸收边发生蓝移,即薄膜样品带隙值增大,磁性测试表明500℃热氧化温度获得的薄膜样品室温铁磁性最强。     

退火条件对多晶硅薄膜光电性能的影响

采用氢等离子体加热的方法晶化a-Si:H薄膜制备多晶硅薄膜,用Raman散射谱和傅里叶变换红外吸收谱(FT-IR)等方法进行表征和分析.研究了退火的射频功率、衬底温度和退火时间对薄膜微结构和光电性能的影响.结果表明,薄膜的氢含量是影响薄膜光学带隙的主要因素,而薄膜的结晶度是影响薄膜暗电导率的主要因素.     

退火温度对Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的结构和光学性能的影响

利用直流反应磁控溅射的方法和后退火技术在石英衬底上制备了Zn_(1-x)Cd_xO(x=0.5)薄膜.利用XRD、XPS、TEM、Absorption及PL等详细地研究了退火温度对薄膜的结构和光学性能的影响.结果表明:原生未退火的Zn_(1-x)Cd_xO薄膜具有纯ZnO的六角纤锌矿结构并且在(002)晶面方向上择优生长;当退火温度(Ta)从300℃增加到600℃时,观察到薄膜中出现了CdO杂相;而且,随着Ta的增加,Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的光学带隙由2.08 e V增加至3.14 e V;相应地,近带边发光峰的峰位由588 nm减小到403 nm.     

本征缺陷对ZnO:(In,N)薄膜p型导电的影响

采用射频磁控溅射和离子注入技术,在石英玻璃衬底上制备了In-N共掺ZnO薄膜[ZnO:(In,N)].通过优化退火工艺,成功实现了可重复的p型ZnO:(In,N)薄膜,其空穴浓度约为10~(16)cm~(-3),并观察到薄膜随退火产生n→p→n电学转变现象.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)和光致发光谱(PL)等测试手段,研究了掺杂杂质和本征缺陷对薄膜结构和p型导电的影响.发现相较于n型样品,p型ZnO中N相关受主缺陷浓度并不占优,但其本征施主缺陷锌间隙(Zn_i)含量较少,本征受主缺陷氧间隙(O_i)和锌空位(V_(Zn))相对较多.表明薄膜中除N相关受主缺陷(N_O,In_(Zn)-nN_O)对p型导电有贡献之外,本征缺陷(V_(Zn),O_i,Zn_i)对实现薄膜p型导电也有重要作用.因此,如何调控ZnO中本征缺陷是实现其p型转变以及获得稳定p-ZnO薄膜的重要手段.     

溶胶-凝胶法ZnO薄膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜, X射线衍射(XRD)结果表明: 晶粒尺寸随退火温度的升高而增大, 与原子力显微镜(AFM)分析薄膜表面形貌的结果相符; UV\|Vis吸收谱线表明, 在ZnO带边吸收的位置出现较强的吸收, 并得到600 ℃退火处理的薄膜禁带宽度为3.23 eV; 室温光致发光谱表明, 所有薄膜均在386.5 nm处出现一个紫外发射峰, 当退火温度升高时, 深能级发射受到抑制.     

Cu掺杂对ZnO纳米薄膜的结构及其光学特性的影响

采用磁控溅射法(RF)在玻璃基底上制备了未掺杂和不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)分别对样品的形貌进行了表征,并对ZnO薄膜进行了应力分析.结果显示:所有样品都呈现出(002)衍射峰,有较好的c轴择优取向;所有样品出现有3个发光峰,分别对应于400 nm(3.14 eV,紫光),444 nm(2.78 eV,蓝光),484 nm(2.56 eV,蓝光).紫峰的存在与激子的存在有极大关系,而蓝光发射主要是由于电子从导带上向锌空位形成的浅受主能级上的跃迁.随着Cu掺杂量的增加,薄膜的带隙宽度Eg随之减小,样品光学带隙值由3.26 eV逐渐减小为2.99 eV.实验中还发现,随着Cu掺杂量增加,薄膜的透射率也随之减小.     

退火温度对用PⅢ方法制备共掺杂p型ZnO薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控共溅射的方法制备出ZnO:Al薄膜,以NO和O2为源气体(V(O2)/V(O2+NO)=75%),采用等离子体浸没离子注入(PⅢ)方法对薄膜进行注入得到ZnO:Al:N薄膜,注入剂量为2.23×1015 cm-2,并在N2氛围下对样品进行了不同温度的退火处理.通过XRD图谱、霍尔效应(Hall)测试结果、紫外-可见光透射光谱等对样品的结构和性能进行了分析,着重研究了退火温度对ZnO:Al:N薄膜性质的影响.结果表明,退火可以使注人产生的ZnO(N2)3团簇分解,并且使N以替位O的方式存在.当退火温度达到850℃时,ZnO薄膜实现了p型反转,实现p型反转的ZnO:AliN薄膜载流子浓度可达3.68×1012cm-3,电阻率为11.2 Ω·cm,霍耳迁移率为31.4 cm2·V-1·s-1.     

基片温度对掺磷a-Si：H薄膜光电性能的影响

采用射频等离子增强化学气相沉积（RF-PECVD）方法制备磷掺杂氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜。研究了不同基片温度对薄膜沉积速率、电阻率、折射率以及光学带隙等的影响。结果表明：a-Si：H薄膜的沉降速率随着基片温度的升高而增大;薄膜的电阻率随着基片温度的增加而迅速下降,并在250℃达到最低值;a-Si：H薄膜的折射率随着基片温度的增加而增大,但光学带隙随着基片温度的增加而减小。