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.     

N-In共掺p型ZnO薄膜的结构和电学特性研究

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备ZnO∶In薄膜,以N离子注入的方式进行N掺杂,通过优化退火条件成功实现了ZnO∶In-N薄膜的p型转变.研究发现:在590 C退火20 min获得性能良好的p-ZnO∶In-N薄膜,其空穴浓度、迁移率和电阻率分别为(1.01×1018) cm-3、3.40 cm2·V-1·s-1、1.81Ω· cm.结合XPS分析认为ZnO∶In-N实现p型导电正是由于In的掺入与受主N形成了有利于p型导电的受主Inzn-2No复合体.Hall跟踪测试发现p型导电会随时间变化而最终转变为n型导电,结合XPS和第一性原理计算认为薄膜中存在残余应力和(N2)o施主缺陷是p型不稳定的原因.     

N-In共掺p型ZnO薄膜的结构和电学特性研究

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备ZnO∶In薄膜,以N离子注入的方式进行N掺杂,通过优化退火条件成功实现了ZnO∶In-N薄膜的p型转变。研究发现:在590℃退火20min获得性能良好的p-ZnO∶In-N薄膜,其空穴浓度、迁移率和电阻率分别为(1.01×1018)cm-3、3.40cm2.V-1.s-1、1.81Ω.cm。结合XPS分析认为ZnO∶In-N实现p型导电正是由于In的掺入与受主N形成了有利于p型导电的受主InZn-2NO复合体。Hall跟踪测试发现p型导电会随时间变化而最终转变为n型导电,结合XPS和第一性原理计算认为薄膜中存在残余应力和(N2)O施主缺陷是p型不稳定的原因。     

Al-N 共掺杂p 型ZnO 薄膜制备及电学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在石英玻璃上制备了ZnO:Al薄膜,继而N离子注入实现薄膜的Al-N共掺杂,随后进行了不同温度和时间的热处理。并借助X射线衍射(XRD)、霍耳测试(Hall)、X射线光电能谱仪(XPS)等手段对ZnO薄膜的性能进行了表征。实验结果表明,Al-N共掺杂ZnO薄膜在578℃退火8 min表现出较稳定的p型导电,其载流子数高达1×1018～6×1018个·cm-3,对应的电阻率为1～9Ω·cm,迁移率为1～2 cm2·V-1·s-1。与单掺N相比,实现p型导电所需的退火温度有明显降低,这很可能与Al的掺入有关。此外,XPS测试结果证实大量的Ni取代O空位是薄膜p型导电的根本原因。     

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.     

p型ZnO:Mn-N薄膜的制备及特性研究

用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了较高结晶质量的ZnO: Mn薄膜,继而进行N离子注入和退火处理,成功实现了ZnO薄膜的Mn-N两步法共掺杂和p型转变.利用X射线衍射(XRD)、Hall测试、分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其性能进行了分析.结果表明:所测样品均具有单一的c轴择优取向,薄膜在退火后没有检测到其它杂质相的生成;薄膜在650 ℃经10～30 min退火时均可实现p型转变,空穴浓度可达1016～1017cm-3,表明650℃可能为ZnO: Mn-N体系中N离子达到电激活成为有效受主的温度;XPS能谱证明了Mn2+、N3-离子的掺入;在热退火作用下,部分间隙位N离子达到电激活通过扩散进入O空位,形成N-Zn或N-Mn键,是样品转变为p型的依据; p型ZnO: Mn-N薄膜室温下的禁带宽度为3.16 eV,相对未掺杂ZnO的禁带宽度3.29 eV明显减小.     

真空退火对ZnMnO：N物理特性影响的研究

利用金属有机源化学气相沉积（MOCVD）技术,在蓝宝石上外延了Mn-N共掺ZnO薄膜,同时,将得到的ZnMnO：N样品分别在700,900和1100°C的温度下进行真空退火处理.X射线衍射（XRD）显示真空退火使薄膜样品的晶格质量变差,但样品都具有良好的单轴取向.ZnMnO：N样品的拉曼光谱（Raman）和光致发光谱（PL）光学表征显示真空退火使得样品中氧空位（VO）增多.对NT,Mn共掺ZnO晶体的第一性原理模拟计算揭示了N,Mn共掺ZnO的态密度存在较强的p-d相互作用,产生磁矩.一旦引入氧空位（VO）后,费米能级上移,p-d相互作用消失,磁矩减小甚至消失.实验表征分析与模拟计算结果一致：对于N,Mn共掺ZnO薄膜样品,引入氧空位（VO）后,铁磁性减弱.因此,Mn3d电子与N2p局域束缚的电子形成的磁性束缚激子（BMP）决定了磁性相互作用的产生.     

粉末溅射制备N-In共掺p型ZnO薄膜

在石英玻璃衬底上以ZnO∶ In2O3粉末为靶材,采用射频磁控溅射法制备出具有良好c轴择优取向的ZnO∶ In薄膜,继而对样品进行二次N离子注入掺杂,成功实现N-In共掺p型ZnO薄膜.借助XRD、Hall测试、XPS和透射谱测试手段研究分析了共掺ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性质.结果表明制备的薄膜具有较高的结晶质量和较好的电学性能,其空穴浓度、迁移率和电阻率分别达到4.04×1018 cm-3、1.35 cm2V-1s-1和1.15 Ωcm.X光电子能谱(XPS)分析显示在p型ZnO薄膜里存在N-In键和N-Zn键,表明In掺杂可以促进N在ZnO薄膜的固溶,有利于N元素在ZnO薄膜内形成受主能级.另外,制备的ZnO薄膜在可见光范围内有很高的透射率,最高可达90%.其常温下的禁带宽度为3.2 eV,相对本征ZnO的禁带宽度略有减小.     

多循环快速热退火诱导普通玻璃衬底非晶硅薄膜晶化

介绍一种使用快速热退火设备,经多次循环退火诱导,在普通玻璃衬底上生长非晶硅薄膜晶化的实验方法.利用拉曼（Raman）光谱、原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）、紫外可见分光光度计（UV-VISspectrophotometer）和霍尔（Hall）测试系统对薄膜的结构、形貌及电子迁移率进行测试.结果表明,当退火温度达到680℃时,薄膜开始出现晶化现象;随着快速热退火次数的增加,拉曼光谱在500 cm^-1处测得多晶硅特征峰;在循环退火5次后,其最佳晶化率达到71.9%,光学带隙下降,晶粒增大,载流子迁移率提高.     

脉冲激光沉积法在硅衬底上制备氧化锌薄膜

用脉冲激光沉积法（PLD）在n型Si（Ⅲ）面上生长了ZnO薄膜．采用X射线衍射分析、原子力显微镜分析、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱技术，测试了ZnO薄膜的结构、表面形貌和振动特性．     

掺氮氧化锌薄膜的P型转变研究

采用射频磁控溅射法在室温下制备了氮掺杂ZnO薄膜.用蓝宝石为衬底,氩气和不同流量的氮气为溅射气体.使用拉曼光谱仪对样品进行分析,在275cm-1位置为氮掺杂所引起的峰.样品经高温真空退火后,随着氮气流量的上升,薄膜中的载流子浓度有下降趋势,在氮气流量为6sccm时,薄膜具有较高的空穴载流子浓度,实现了氮的受主掺杂,氧化锌薄膜的导电类型实现了P型转变.     

氢气气氛中后续退火处理对ZnO:Al薄膜光电性能的影响

利用自由基辅助磁控溅射法在载玻片衬底上制备了透明导电ZnO:Al薄膜(简称AZO薄膜).研究了氢气气氛中后续退火处理对Al掺杂效率以及AZO薄膜性能的影响.研究结果表明,退火处理提高Al的掺杂效率、降低中性杂质浓度,从而提高了AZO薄膜的导电性能.AZO薄膜550℃下在H2气氛中退火处理后,其电阻率为6.5×10-4Ω·cm,550nm波长的透射率为85.7%,载流子浓度为3.3×1020cm-3,迁移率为29.7cm2·V-1·s-1.     

B-N共掺p型ZnO薄膜的制备及性质研究

利用射频磁控溅射技术用N2和O2作为溅射气体在石英沉底上制备了B-N共掺的p型ZnO薄膜.Hall测量结果表明,室温电阻率、载流子浓度、迁移率分别为2.3Ωcm,1.2×1017cm-3,11 cm2/Vs.制备了ZnO基同质p-n结,研究了它们的I-V特性.探讨了B-N共掺的p型ZnO薄膜低温光致发光的微观机制.同时阐明了B-N共掺的p型ZnO薄膜的导电机制.     

ZnO薄膜的射频磁控溅射法制备及特性

利用射频磁控溅射镀膜工艺，在石英玻璃衬底上成功制备了ZnO薄膜．采用原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、荧光分光光度计及椭偏等检测手段对其特性进行了测试、分析．研究结果表明：该薄膜具有良好的C轴取向结晶度；最佳激发波长为265．00nnl，光致发光峰分别位于362．00、421．06和486．06nm；437cm^-1是ZnO晶体的特征拉曼峰，该峰的出现与最强的X射线衍射(002)峰相对应；薄膜折射率为2．01．     

射频磁控溅射透明ZnO薄膜的退火性质分析

采用射频(RF)磁控溅射法在玻璃衬底上制备了c轴择优取向的ZnO薄膜。对所制备的ZnO薄膜在空气气氛中进行不同温度(350~600℃)的退火处理。利用XRD研究退火对ZnO薄膜晶体性能和应力状态的影响;用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌;用分光光谱仪测试薄膜的透光率。研究表明,随退火温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰强度不断增强,半高宽逐渐减小;ZnO薄膜中沿c轴方向存在着的张应力在500℃退火时得到松弛;退火处理后薄膜的平均透光率变化不大,但透射光谱出现了“红移”现象。     

氢等离子体退火对氢化非晶硅结构有序度的影响

室温下利用氢等离子体退火技术对氢化非晶硅(a-Si：H)薄膜进行处理，通过傅立叶红外、光吸收、拉曼光谱3种测试手段对非晶硅的微结构进行了分析，发现不同的退火时间对a—Si：H的微结构影响很大，氢等离子体在与薄膜的化学反应过程中主要表现为原子氢(H^0)与薄膜的反应．化学势很高的H^0能将Si—Si弱键转变成Si—Si强键．硅网络结构发生弛豫，使结构由无序向有序转变，从而能够降低晶化温度与退火时间．     

SiOx薄膜微结构的正电子谱学研究

实验中选择Si（N型,（100面）,3～5Ω·cm）作为薄膜样品的基底,利用射频溅射方法制备低介电常数非晶SiOx（x〈2）薄膜,并通过真空退火来改变其缺陷态．正电子湮没多普勒展宽能谱（DBS）测量在慢正电子束流装置上进行．正电子湮没结果显示随退火温度增加,SiOx薄膜中有纳米晶硅生成,使正电子的捕获缺陷减少,从而使S参数呈下降趋势．     

退火对氟化类金刚石膜结构及电学性能的影响

以CF4和CH4为源气体,在不同的温度和功率下,使用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）法制备氟化类金刚石（F-DLC）薄膜,并在Ar气中进行退火处理。利用椭偏仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱仪（Raman）以及QS电桥对薄膜厚度、结构以及电学性质进行表征。研究结果表明：在退火温度为300℃时,薄膜很稳定;退火温度达到400℃时,大部分H从膜内逸出,C—Hx（x=1,2,3）化学键基本消失,C—Fx,C=C和C=O等化学键的相对含量发生改变;薄膜的介电常数与薄膜内F的含量有关,退火使F的含量减少,介电常数增大。     

电子束蒸发太阳能电池窗口层ZnO薄膜

用电子束蒸发法在玻璃基片上制备太阳能电池窗口层ZnO薄膜，并在氧气环境下对其在400～500℃的温度下退火1h．通过X射线衍射、电镜扫描、透过率光谱等手段测试和分析所制备的薄膜，结果表明：当薄膜未经过热处理时，薄膜中含有大量的单质锌；当薄膜经过400℃退火后，薄膜逐渐结晶，并且其物相成分基本是ZnO；当退火温度逐渐升高到500℃时，晶粒长大，晶化程度提高，对可见光和近红外光的透过率也增大，平均值可达90％，此时所制备出的ZnO薄膜适合于作为太阳能电池的窗口层。