In掺杂ZnO薄膜的制备及结构特性研究

通过射频反应共溅射法在硅衬底上制备了不同In掺杂量的ZnO薄膜,表征了薄膜的结构和表面形貌,研究了In掺杂量对ZnO薄膜的结构特性的影响.掠角X射线衍射分析结果表明制备的样品为ZnO薄膜,θ-2θ X射线衍射分析结果表明样品具有小的应力和C轴择优取向;原子力显微镜测试结果表明样品的颗粒大小和应力同其(002)衍射峰强度有关.薄膜具有较低的电阻率(10-1～100Ω穋m).当In掺杂量为3%时,样品的(002)衍射峰强度最高、压应力较小(7.3×108 N/m2).     

掺镁氧化锌薄膜结构及其光学性质的研究

以氧化镁(MgO)掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺镁ZnO(ZnO:Mg)薄膜样品.通过X射线衍射仪和可见-紫外光分光光度计的测试表征,研究了溅射时间对ZnO:Mg薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:ZnO:Mg薄膜的结构和性能与溅射时间密切相关.随着溅射时间的增加,ZnO:Mg薄膜(002)晶面的织构系数减小、(110)晶面的织构系数增大,对应的可见光波段的平均透过率降低.溅射时间为15 min时,ZnO:Mg薄膜样品具有最佳的(002)择优取向生长特性和最好的透光性能.同时ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度随溅射时间增加而单调增大.与未掺杂ZnO薄膜相比,所有ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度均变宽.     

退火温度对溅射氧化锌薄膜的影响

利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了高度C轴择优取向的纳米氧化锌(ZnO)薄膜,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了退火热处理温度对ZnO薄膜形貌、结构和内应力的影响规律.结果表明:热处理可以明显改善薄膜的结晶质量,薄膜的晶粒变得致密,尺寸也变得均匀;(002)衍射面的晶面间距和内应力均低于未经热处理的样品;当温度高于450℃以后,薄膜的致密度反而下降,部分晶粒异常长大,随着退火温度的逐渐升高,ZnO薄膜(002)衍射面的晶面间距和内应力先减小,到450℃达到最小值,后又逐渐增大,可见450℃热处理后,薄膜的表面形貌、结构和内应力均得到很大的改善.     

Sol-Gel法制备B-N共掺ZnO薄膜及光学性能研究

实验将B和不同含量的N元素掺入ZnO薄膜中,利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂工艺分别在玻璃和硅衬底上制备B-N共掺ZnO薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对B-N掺杂样品薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征.结果表明,B-N共掺后的薄膜样品,与未掺杂样品和B单掺样品薄膜相比,薄膜结构仍为六方纤锌矿相,且沿ZnO (002)衍射峰择优生长.随着N掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰的强度先增强再减弱,当N掺杂量为3.0at%时,衍射峰强度最强,更适合薄膜生长.此时c轴取向相对较好,结晶度高,薄膜表面性能最佳,透过率在90%左右,禁带宽度达到3.51eV,紫外发光峰受到抑制.     

沉积温度对氧化锌薄膜结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃基板上制备了氧化锌(ZnO)薄膜样品,利用X射线衍射(XRD)表征和紫外-可见光透射光谱对其进行了表征,研究了沉积温度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:所有ZnO样品都是c轴高度择优取向的多晶薄膜;沉积温度对ZnO样品晶体质量和光学性能都具有明显的影响;随着沉积温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰的半高宽单调减小,而(002)晶面取向度、平均晶粒尺寸和可见光波段平均透过率则单调增大.当沉积温度为500°C时,ZnO薄膜样品具有最高的(002)晶面取向度(0.987)、最大的平均晶粒尺寸(22.1 nm)和最好的可见光波段平均透过率(82.3%).     

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.     

K掺杂量对氧化锌薄膜晶体结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶旋涂法(sol-gel)在玻璃衬底上制备了不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了表征.结果表明:与未掺杂样品相比,K-N元素共掺之后,薄膜结构仍保持六方纤锌矿型且沿c轴择优生长;随着K掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰强度先增强后减弱,而对薄膜的紫外发光峰影响不大.当K掺杂量(原子比)为0.060时,晶粒尺寸最大,结晶性能最优,紫外发光峰强度相对较大.利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学透过率进行研究,结果表明不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜其光透过率没有明显变化,均维持在80%左右.     

氧化锌薄膜的制备及掺Co2+对结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶方法在Si(111)衬底上制备了ZnO:Co氧化锌薄膜,利用X射线衍射(XRD)仪和振动样品磁强计(VSM)分别测试了样品的结构和磁性.实验表明,采用溶胶-凝胶方法制备的掺Co2+氧化锌薄膜具有(002)峰的择优取向,同时ZnO:Co薄膜在室温情况下呈现出铁磁性.     

氧化锌薄膜的微观结构及其结晶性能研究

以普通玻璃作为衬底材料,采用射频磁控溅射方法制备了氧化锌(ZnO)透明导电薄膜,通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试,研究了衬底温度对薄膜微观结构及其结晶性能的影响.结果表明:所制备的ZnO薄膜均为(002)晶面择优取向生长的多晶薄膜,其微观结构和结晶性能与衬底温度密切相关.衬底温度对ZnO薄膜的织构系数TC(hkl)、平均晶粒尺寸、位错密度、晶格应变和晶格常数都具有不同程度的影响,当衬底温度为800 K时,ZnO薄膜样品的织构系数TC(002)最高(4.929)、平均晶粒尺寸最大(20.91 nm)、位错密度最小(2.289×10~(15)line·m~(-2))、晶格应变最低(2.781×10~(-3)),具有最高的(002)晶面择优取向生长性和最佳的微观结构性能.     

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.