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.     

掺锡In_2O_3薄膜的晶粒生长及其微观结构性质研究

以氧化锡(SnO_2)掺杂的氧化铟(In_2O_3)陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射工艺在普通玻璃基底上沉积了掺锡In_2O_3(In_2O_3:Sn)薄膜样品,通过XPS、XRD和SEM等表征手段,研究了基底温度对薄膜晶粒生长和微观结构的影响.结果表明,所有In_2O_3:Sn样品均为多晶薄膜并具有体心立方铁锰矿晶体结构,基底温度对晶粒生长特性和微观结构性能具有明显的影响.基底温度升高时,薄膜沿(222)晶面的织构系数和平均晶粒尺寸先增大后减小,而位错密度和晶格应变则呈现相反的变化趋势.当基底温度为250℃时,In_2O_3:Sn样品沿(222)晶面的织构系数最高、平均晶粒尺寸最大、位错密度最小、晶格应变最低,薄膜具有最佳的(222)晶面择优取向生长特性和微观结构性能.     

叠层薄膜基电荷陷阱存储器的存储性能研究

随着半导体器件特征尺寸的不断减小,传统的浮栅型存储器件逐渐接近其物理和技术的极限,多晶硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)型电荷存储器件以其低电压、小尺寸及良好兼容性等特点成为近年来半导体行业研究的热点.但是,写入/擦除速度与数据保持性能之间的平衡问题一直制约着SONOS型存储器件的发展.为了解决这一问题,本文利用脉冲激光沉积系统制备了叠层薄膜基电荷陷阱存储器件,其中SiO_2作为隧穿层,叠层ZrO_2/Al_2O_3作为电荷存储层,Al_2O_3作为阻挡层,并对器件的电荷存储性能做了系统分析.利用透射电子显微镜(TEM)表征了器件的微观结构,采用4200半导体参数分析仪测试了器件的电学性能,包括存储窗口、写入/擦除速度及数据保持性能.研究结果表明,存储器件具有良好的电荷存储性能.当栅极扫描电压为±2V时,存储窗口仅为0.9V,随着电压增加到±6和±8V时,存储窗口分别达到3和4.4V;+8V,5×10~(-5) s的写入操作下,平带偏移量达到1V;室温,85和150℃测试温度下,经过1×10~5 s的数据保持时间,器件的存储窗口减小量分别为5%,10%和24%.优异的电学性能主要归功于ZrO_2和Al_2O_3之间的深能级界面陷阱及层间势垒.因此,采用ZrO_2/Al_2O_3叠层薄膜结构作为电荷存储层,具有良好的市场应用前景.     

纯相SnO2纳米晶薄膜的一步电沉积制备及其结构与光电性能研究

采用一步电沉积在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上制备纯相SnO₂纳米晶薄膜材料,通过改变沉积条件,研究沉积电位、镀液温度和HNO₃浓度对薄膜组成结构的影响。结果表明：当沉积电位为-0.9 V（vs.SCE）,镀液温度为65℃,HNO₃浓度为50 mmol/L时,所制备的SnO₂纳米晶薄膜为纯相金红石型结构,且薄膜相对连续致密。光电性能测试表明,该薄膜具有优异的光电性能,在可见光区透光率大于90%,带隙为3.75 eV,且电阻率为2.2×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.9×10²⁰ cm^-3,载流子迁移率为14.8 cm²/（V·s）。故所制备的SnO₂纳米晶薄膜是太阳能电池的理想窗口层材料。     

α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷分离与光电性质研究

采用溶胶-凝胶法分别制备出α-Fe_2O_3和Zn Fe2O_4两种胶体,在ITO透明导电玻璃上制备成不同厚度配比的α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4异质结.XRD检测结果表明,复合薄膜两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,两组分的厚度分别在1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(ZnFe_2O_4)时达到最佳光伏响应强度.在正的外电场诱导下,组分厚度分别为1.3μm(α-Fe_2O_3)和1.8μm(Zn Fe_2O_4)的复合薄膜具有更为优越的光伏响应特性.     

H2/(Ar+H2)流量比对AZO薄膜结构及光电性能的影响

在Ar+H2气氛下,用RF磁控溅射法在室温下制备Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,研究H2/(Ar+H2)流量比对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,在沉积气氛中引入H2可以提高AZO薄膜的结晶质量,降低AZO薄膜的电阻率,提高其霍尔迁移率和载流子浓度;H2/(Ar+H2)流量比为5%时,AZO薄膜的最小电阻率为1.58×10-3Ω.cm,最大霍尔迁移率和载流子浓度分别为13.17cm2.(V.s)-1和3.01×1020 cm-3;AZO薄膜在可见光范围内平均透光率大于85.7%。     

Cr2O3掺杂对ZnO陶瓷薄膜低压压敏性能的影响

为了制备高性能ZnO陶瓷薄膜低压压敏电阻器，利用新型Sol-Gel方法研究了Cr2O3掺杂对ZnO陶瓷薄膜低压压敏性能的影响．复合先驱体溶液由Bi2O3，Sb2O3，MnO及Cr2O3掺杂的ZnO纳米粉体均匀分散于含有Zn(CH3COO)2，Bi2O3，Sb2C3，MnO及Cr2O3的溶胶中制成．研究结果表明：利用新型Sol-Gel方法制备的ZnO陶瓷薄膜中，ZnCr2O4相在较低的Cr2O3添加量时出现，当Cr2O3的摩尔分数为0．75％时，ZnO陶瓷薄膜的非线性系数α为7，压敏电压为6V，漏电流密度为0．7μA/mm^2。     

电沉积-热解法制备的Al_2O_3薄膜的抗高温氧化性能研究

采用电沉积-热解法在304不锈钢表面沉积了Al2O3薄膜,研究了电解液浓度、电沉积电压对Al2O3薄膜900℃抗高温氧化性能的影响。表面宏观形貌、XRD分析、氧化增重和氧化膜剥落动力学曲线结果表明电沉积-热解法制备的Al2O3薄膜降低了氧化初期基体表面的氧分压,促进了选择氧化的发生,因此显著提高了304不锈钢的抗高温氧化性能。在电沉积电压为25V、硝酸铝酒精浓度为0.10mol/L条件下制备的Al2O3薄膜抗高温氧化性能最佳。     

磁性Fe3O4/In2S3可见光催化剂的制备及其性能

采用简单的油浴法制备出磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂,利用XRD、SEM、FTIR、BET、UV-Vis DRS以及磁滞回线等手段对其进行表征,以可见光(λ≥420 nm)为光源,以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察不同Fe_3O_4/In_2S_3复合比的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的催化性能及循环使用性能.结果表明,当物质的量n(Fe_3O_4)与n(In_2S_3)之比为6∶5时制备的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂具有最好的光催化活性.光照90 min后,罗丹明B的降解率高达96%;磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的饱和磁化强度达10.31 A·m2·kg-1,在外加磁场作用下,5 s内可以快速从水相中分离,具有良好的磁分离效果;样品经3次循环使用后其催化活性基本保持不变.     

三硒化二铟纳米线的尺寸依赖性光电导研究

利用气-液-固(VLS)生长机理合成出高质量的单晶三硒化二铟(In_2Se_3)纳米线,所合成的In_2Se_3纳米线的直径分布在20～200 nm范围内,长度为几十微米.采用标准的微纳加工工艺,成功构建了基于单根In_2Se_3纳米线的器件,其器件结构为电阻型结构.经过对一系列具有不同直径大小的In_2Se_3纳米器件的光电导性能研究,该类器件的光电导性能表现出明显的尺寸依赖性,为构建基于In_2Se_3纳米线的高效光探测器提供了关键的实验和理论依据.     

薄膜厚度对V_2O_5薄膜电致变色性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备V2O5薄膜,研究了薄膜厚度对V2O5薄膜电阻率、透射率和电致变色性的影响.研究结果表明:随着薄膜厚度的增大,V2O5薄膜的表面电阻率总体上呈降低趋势,而当厚度大于20 μm时,薄膜的电阻率趋于常数.V2O5薄膜透光性能随厚度的增加而降低.随薄膜厚度增加,V2O5薄膜的变色效率提高.     

Ga2O3/ITO/Ga2O3深紫外透明导电膜的研究

采用常压烧结方法制备了Ga2O3陶瓷靶,用X射线衍射仪、金相显微镜对Ga2O3陶瓷靶的结构和形貌进行了研究.用射频磁控溅射Ga2O3陶瓷靶材和直流磁控溅射ITO（锡铟氧化物）靶材分别制备了Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜,用紫外-可见分光光度计、四探针测试仪对Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光学透过率和电阻率进行了表征.Ga2O3薄膜不导电,光学带隙5.1 eV;Ga2O3（45 nm）/ITO（14 nm）/Ga2O3（45nm）膜在300 nm处的光学透过率71.5%,280 nm处60.6%,电阻率1.48×10-2Ω.cm.ITO层的厚度影响Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光电性质.     

热处理对以Al2O3为绝缘层的并五苯薄膜晶体管性能的影响

采用阳极氧化法制备了Al_2O_3绝缘材料,并制备了以Al_2O_3为绝缘层的并五苯薄膜晶体管器件(OTFT)。Al_2O_3绝缘层经过10 min 350℃氢热处理后,OTFT迁移率比未经氢热处理的增大近20倍,且阈值电压降到了-7 V。Al_2O_3膜MIS结构电容—电压(C–V)特性的平带电压平移量数据表明,Al_2O_3膜经过热处理后,并五苯半导体与Al_2O_3绝缘体界面处以及绝缘体内缺陷态密度显著地降低,Al_2O_3绝缘层和并五苯半导体层之间的接触得到改善,这使得经热处理Al_2O_3膜的OTFT器件性能得到显著的改善。     

新型多壁碳纳米管复合薄膜材料气敏性能研究1

采用射频反应磁控溅射锡（Sn）靶和钨（W）靶的方法制备了SnO2/WO3/MWCNT复合薄膜材料和气敏元件,通过XRD和XPS实验分析了复合薄膜材料的物相结构及表面化学状态,测试了该气敏传感器的气体敏感性能,包括灵敏度、选择性等特性,实验结果表明,该复合薄膜气敏传感器表现出较好的气敏性能,对NO2有较好的灵敏度,对其他干扰气体不敏感。对实验结果与气敏响应机理进行了初步的分析与讨论。     

Fe_2O_3/ZnO纳米复合结构的制备及其光催化性能研究

通过阳极氧化法在纯铁片基底上生长Fe_2O_3纳米管阵列薄膜,然后采用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列薄膜上负载ZnO纳米棒,制得Fe_2O_3/ZnO复合纳米结构。借助FE-SEM、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对不同反应时间下制得的Fe_2O_3/ZnO复合材料的形貌、结构、物相组成及光催化性能进行表征,重点考察了复合结构的亚甲基蓝可见光降解能力。结果表明,在外加电压为55V的条件下阳极氧化450s,所制备的Fe_2O_3纳米管阵列具有高度有序、分布均匀及垂直取向的结构特点,管径约为80nm;在90℃的碱性锌酸盐溶液中,水热反应1.5h后,制得的Fe_2O_3/ZnO复合材料具有最佳的光催化性能,该样品对亚甲基蓝的降解率可达85%。     

温度和He累积损伤对Er2O3薄膜相结构及结晶度的影响

采用反应磁控溅射法制备Er_2O_3薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)对含He的Er_2O_3薄膜的结晶情况、截面和表面形貌进行表征,结果表明:无He的Er_2O_3薄膜在500℃退火时相结构基本保持稳定,在700℃退火时Er_2O_3薄膜发生明显的单斜相向立方相的转变.而含He的Er_2O_3薄膜的结晶度可能与He的存在形式有关.掺氦量较小时,未形成He泡,由于He的引入Er_2O_3薄膜的结晶度下降;随着掺氦量增加,He泡形成带来很高的内压,而在高压下Er_2O_3单斜相更易保持稳定.     

纳米氧化铟/硅纳米孔柱阵列的酒敏特性

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底、高纯金属铟为铟源,采用化学气相沉积法制备了氧化铟(In_2O_3)/Si-NPA复合纳米体系,并对其表面形貌和结构进行了表征.结果表明,In_2O_3/Si-NPA中In_2O_3具有体心立方结构,其薄膜由粒径为100~400 nm的纳米颗粒和长约为1μm、直径约为300 nm的纳米棒组成,而这些纳米颗粒、纳米棒均由平均粒径约为19 nm的In_2O_3纳米晶粒组成.气体传感性能测试结果表明,In_2O_3/Si-NPA对低含量酒精具有较高的响应度和良好的选择性.当酒精的体积分数为2×10~(-6)时,器件的响应值达到463%,响应和恢复时间分别为15 s和8 s.     

ZnO/WO_3纳米片薄膜的光电催化性能研究

采用水热法在不锈钢基底上制备WO3纳米片阵列,然后将其浸渍于不同浓度Zn(NO_3)_2溶液中以负载ZnO纳米颗粒,从而制备出ZnO/WO_3纳米片薄膜。采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和电化学阻抗图谱(EIS)等方法对ZnO/WO_3复合薄膜的形貌、结构、物相组成和光电性能等进行分析,重点考察了薄膜电极对亚甲基蓝(MB)的光电催化降解性能。结果表明,WO_3纳米片均匀垂直于基底生长,Zn元素以ZnO颗粒的形式分布在WO_3表面;ZnO的引入促进了WO_3中产生的光生电子-空穴对的分离,从而使ZnO/WO_3复合薄膜表现出比纯WO_3薄膜更优异的光电性能和光电催化活性;在Zn(NO_3)_2浸渍液浓度为20mmol/L时,所制ZnO/WO_3复合薄膜具有最佳的光电催化性能,在MB溶液初始浓度为10mg/L、外加偏压为0.8V、光照1h的条件下,采用该样品对MB的降解率达96.5%,并且复合薄膜具有良好的循环稳定性,在重复使用5次后,对MB的光电催化降解效率没有明显降低,有望在实际污水处理中得到应用。     

工业五氧化二钒制备V2O5半导体薄膜分析

用攀钢工业V2O5为原料采用无机溶胶－凝胶法制备V2O5溶胶和凝胶，并用此胶体不同衬底上制备出透明的半导体V2O5薄膜。研究了胶体粘度对涂膜的影响，以及薄膜电阻率与温度、烘干处理和厚度的关系。用扫描电子显微镜（SEM）研究了薄膜的微观形貌，用XRD研究了薄膜的成份及其变化。结果表明：胶体粘度对涂膜有较大影响；温度、湿份、薄膜厚度对薄膜电阻率均有较大影响；V2O5薄膜由针状V2O5颗粒组成，在衬度上呈均匀分布，且结构比较密集，其颗粒径向尺寸为0.5-1.0μm，长度方向为3.0-5.0μm。烘干处理后颗粒轮廓略有模糊、结构稀疏且尺寸有所长大，同时新生成了一些钒化合物。     

CdBr2对CsPbBr3钙钛矿晶界处缺陷态调控及光电性能影响

通过CdBr₂对全无机CsPbBr₃钙钛矿薄膜进行钝化处理,研究不同浓度CdBr₂的异丙醇溶液对全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池光电性能的影响.结果表明:CdBr₂钝化CsPbBr₃钙钛矿表面后,降低了钙钛矿表面的Br空位缺陷密度,抑制了非辐射复合,促进了光生电子和空穴的抽取和传输,因此降低了界面光电子复合损失,使全无机钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率从6.58%提高到8.19%,开路电压从1.368 V提高到1.531 V.