脉冲激光制备ZnO薄膜的结构和光学特性

通过脉冲激光沉积方法在1.3 Pa氧氛围,石英衬底上制备了ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)谱,原子力显微镜(AFM),光致发光谱(PL)表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱显示在生长温度500℃时获得了六方结构的单晶薄膜;AFM显示出随着温度的提升,晶粒提升,而表面粗糙度变小;PL谱显示出强烈的紫外发射和蓝光发射.随着温度的提升,薄膜的结构和光学特性得到显著提高.     

氧氩比对ZnO薄膜微观结构及光电特性的影响

采用JGP300型超高真空磁控溅射系统,在蓝宝石(Al_2O_3)、p-Si和氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上制备了ZnO薄膜。使用X射线衍射仪(XRD)、紫外分光光度计(UV)、原子力显微镜(AFM)分析了氧氩比对ZnO薄膜晶体结构、光学特性和表面形貌的影响。测试结果表明:ZnO薄膜均为单一六方纤锌矿结构,且均表现出c轴择优取向。随着氧氩比的减小,ZnO(002)衍射峰强度增大,衍射峰半高宽(FWHM)减小。氧氩比为1∶4条件下制备的ZnO薄膜结晶质量较好。随着氧氩比的增大,ZnO薄膜表面粗糙度先增大后减小。在可见光范围内(波长400～700 nm),氧氩比为3∶2条件下制备的ZnO薄膜,平均透过率超过70%。     

激光分子束外延ZnO薄膜的缺陷发光研究

利用激光分子束外延方法在温度为573 K的单晶硅(100)衬底上制备了不同氧压条件下的氧化锌薄膜,对其结构和光学特性进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有很好的C轴择优取向.在氧压为1 Pa时,薄膜紫外发光最强,半高宽最窄(101 meV).变温发光光谱表明:当温度从80 K升至室温时,制备氧压为1 Pa的薄膜未发现可见光发射;而制备氧压为30 Pa的薄膜随着测量温度的降低,出现了可见光发射,并且随着测量温度的降低,与氧空位、氧占位和氧替锌位相关的缺陷发光峰出现红移,而与氧替锌位发光峰相近的锌位缺陷发光峰出现蓝移.     

氧化锌薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在ITO导电玻璃衬底上制备氧化锌(ZnO)薄膜,研究其结构、光学透过率和电学性能.AFM测试结果表明,ZnO薄膜晶粒尺寸随退火温度的提高而增大.薄膜的光学透过率曲线显示,在大于400nm的波段,ZnO的透过率比较高,而其禁带宽度约为3.25eV.在相同的电压下,ZnO薄膜产生的电流大小随着退火温度的提高,先增强后减弱,在550℃时达到最大.     

沉积氧压对RuVO2合金薄膜结构及MIT特性的影响研究

本工作采用脉冲激光沉积法,以c-Al_2O_3为衬底,金属钌(Ru)镶嵌金属钒(V)圆片作为靶材,高纯氧气为反应气体,在不同沉积氧压下制备出一系列RuVO_2合金薄膜.采用XRD、XPS、紫外-可见-近红外光谱仪、四探针测试仪等表征了薄膜的结构、成分及光电性能.实验结果表明:在不同沉积氧压下,薄膜均沿(010)晶面高度取向生长,薄膜的摇摆曲线半高宽在0. 050°～0. 091°之间,薄膜具有良好的结晶质量.低氧压(1. 5 Pa)下制备的RuVO_2薄膜成分严重偏离化学计量比而含有大量O空位缺陷.随着沉积氧压增大,薄膜化学成分接近化学计量比2∶1;在大于2. 4 Pa氧压条件下制备的薄膜都表现出显著的MIT特性,薄膜相变温度在50～55℃之间,在相变前后电阻率发生3个数量级的突变,同时对红外光展现出良好的调制能力,最高可达17%.氧压太高将降低薄膜沉积速率而不利于薄膜生长.     

氧分压对CU掺杂ZnO薄膜的结构及光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了不同氧分压的Cu掺杂ZnO(ZnO∶Cu)薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计和光致荧光发光(PL)等表征技术,研究了不同氧分压对Zno∶Cu薄膜的微观结构和光学特性的影响.研究结果显示,随着氧分压的增加,薄膜的(002)衍射峰先增强后减弱,同时(100)、(101)和(110)衍射峰在(002)衍射峰增加时减小,表明氧分压可以影响ZnO∶Cu薄膜的结晶取向.薄膜在紫外-可见光范围的透过率超过70%,同时随着氧分压的增加,薄膜的光学带隙值先增大后减小.通过对光致发光的研究表明,射频磁控溅射法在低氧和高氧环境条件下都可制得好的发光薄膜.     

二氧化钛太阳能电池减反射膜结构和光学特性

用溅射功率为100～500 W的直流反应磁控溅射法制备出不同结构与特性的TiO2薄膜样品;采用原子力显微镜(AFM)、X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外可见光分光光度计对薄膜的形貌、结构及光学特性进行表征;研究溅射功率对薄膜的结构、形貌及光学特性的影响.研究结果表明:沉积态薄膜均为无序结构,氧化物溅射模式下沉积的薄膜为透明状态,金属模式下沉积的薄膜不透明,TiO2薄膜的折射率随着溅射功率变化在1.8～2.3之间变化;在低功率制备的沉积态薄膜存在TiO0.5微晶,它使薄膜样品的透过率降低,这主要是TiO0.5微晶对光波的强烈吸收所致;400 W溅射功率下制备出适合太阳能电池减反射膜应用的透过率高及折射率大的TiO2减反膜.     

PLD法制备BST薄膜及其介电性能研究

采用脉冲激光沉积法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜;研究不同氧压下的BST薄膜的介电性能.结果表明,当沉积温度为680℃时不同氧压下的BST薄膜均择优(210)面取向生长;氧压为0.01Pa时取向因子稍大,为0.6637;当氧压从0.1 Pa变化到0.001 Pa时薄膜的平均粒径增大.介电常数增大.     

CdS薄膜制备方法及其性能比较研究

用三种方法（化学水浴法、真空蒸发法和磁控溅射法）在玻璃衬底上制备了CdS薄膜.用测厚仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学透过率谱等手段测试了各薄膜的厚度、晶面取向、表面形貌、晶粒分布、透过率等,计算了各薄膜的光能隙.结果显示,磁控溅射法适于制备ZnS/CdS超晶格薄膜中的CdS.     

Mg_xZn_(1-x)O复合薄膜带隙展宽的研究

利用溶胶-凝胶旋涂工艺在普通玻璃基底上生长本征ZnO薄膜和Mg_xZn_(1-x)O复合薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-vis)、光致发光(PL)等测试手段对样品进行表征,分别对半导体合金薄膜的晶格参数与结构、结晶质量、光学透过率及其禁带宽度进行分析与研究.比较Mg_xZn_(1-x)O薄膜与本征ZnO薄膜的XRD图谱后发现,Mg元素可提高薄膜的结晶质量,但是复合薄膜的c轴择优取向没有因为Mg元素的引入而得到改善.随着Mg元素掺杂量的增加,Mg_xZn_(1-x)O(x=0.10、0.20、0.30)复合薄膜的带隙随之变宽,薄膜组分为Mg0.20Zn0.80O和Mg0.30Zn0.70O时,光致发光谱中出现了强度较大的紫外发光峰,组分为Mg0.20Zn0.80O薄膜的带隙展宽效果较为明显且光学透过率较优.     

不同衬底生长ZnO薄膜的结构与发光特性研究

采用射频磁控溅射方法分别在蓝宝石(Al2O3)(0001)和硅(100)衬底上制备ZnO薄膜．通过X-光衍射测量与分析表明两者都沿C轴方向生长，在Al2O3衬底上的ZnO薄膜结晶质量优于在Si衬底上的薄膜样品．然而，由原子力显微镜观测发现在Al2O3衬底上的薄膜晶粒呈不规则形状，且有孔洞，致密性较差；而在Si衬底上的ZnO薄膜表面呈较规则的三维晶柱，致密性好．光致发光测量表明，不同衬底上生长的ZnO薄膜表现出明显不同的发光行为．     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

电化学自组装法制备透明ZnO薄膜及性能研究

以低浓度的Zn(NO3)2为电解液、KCl为支持电解质,采用电沉积自组装法在氧化铟锡(ITO)玻璃基片上成功制备了尺寸可控、性能优异、具有强的C轴择优取向生长的纳米柱ZnO薄膜;并进一步获得了六方晶体纳米结构的ZnO薄膜的优化沉积工艺.同时,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV-vis)等测试手段对薄膜的形貌、晶形及光学性能进行了系统表征.结果表明,制备的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,且沿[002]方向的择优生长趋势明显、物相纯正;该薄膜的透射率最大值可达75%,禁带宽度接近于3.28 eV.     

Nd掺杂ZnO薄膜的制备及室温光致发光研究

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO结构,薄膜为纳米多晶结构.随Nd掺杂量的增加颗粒减小,表面粗糙,起伏较大.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395 nm的强紫光峰和495 nm的弱绿光峰,Nd掺杂量和氧分压对PL谱发射峰强度产生了一定影响.     

基体温度和氩气压强对射频磁控溅射制备GZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法,用Ga2O3含量为1%的ZnO做靶材,在不同基体温度和不同溅射压强的条件下制备了高质量的GZO透明导电薄膜.结果表明:基体温度和氩气压强对GZO薄膜的晶体结构、光电性能有较大影响.当温度为500℃,溅射气压为0.2Pa时制备的GZO薄膜光电性能较优,方块电阻为7.8Ω/□,电阻率为8.58×10-4Ω.cm,可见光的平均透过率为89.1%.     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能及其微结构研究

以氧化铝(Al2O3)掺杂的氧化锌(Zn O)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)薄膜样品.通过可见-紫外光分光光度计和X射线衍射仪的测试表征,研究了生长温度对薄膜光学性能及其微结构的影响.实验结果表明:薄膜性能和微观结构与生长温度密切相关.随着生长温度的升高,样品的可见光平均透过率、(002)择优取向程度和晶粒尺寸均呈非单调变化,生长温度为640 K的样品具有最好的透光性能和晶体质量.同时薄膜样品的折射率均表现为正常色散特性,其光学能隙随生长温度升高而单调增大.与未掺杂Zn O块材的能隙相比,所有Zn O:Al薄膜样品的直接光学能隙均变宽.     

用RF磁控溅射法制备锂氮共掺p型氧化锌

采用RF磁控溅射技术,以掺杂氮化锂的氧化锌陶瓷为靶材,用不同物质的量比的高纯氩气和氧气混合气体为溅射气体,在石英衬底上生长锂氮共掺氧化锌薄膜,并在600℃真空热退火30min,研究生长气氛对锂氮共掺氧化锌导电类型、晶体结构与低温光致发光的影响规律和机制.结果表明,当以n(氩气):n(氧气)=60的混合气体为溅射气体时,可得到稳定的p型锂氮共掺氧化锌薄膜.X射线衍射谱表明,样品具有高度的c轴择优取向.由变温光致发光分析可知,该薄膜的p型导电来源于LiZn受主缺陷,其光学受主能级位于价带顶131.6meV处.     

用PLD法在MgO(100)衬底上生长ZnO薄膜的结构和光学特性

用脉冲激光沉积法在MgO(100)衬底上沉积了ZnO薄膜.衬底温度分别为400℃、550℃和700℃.利用X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构和光学性能进行研究.X射线衍射的结果表明,在400℃和550℃下生长的ZnO薄膜具有高度c-轴择优取向,但是当衬底温度升高到700℃时,薄膜由单一的择优取向变为有两个较强的择优取向.通过光致发光谱可以发现,在550℃下生长的ZnO薄膜具有强的紫外发射和窄的FWHM,并且紫外发光峰的强度与ZnO薄膜的结晶质量密切相关.     

溶胶-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。