等离子体辅助化学气相沉积法生长ZnO薄膜的研究

讨论了在不同基板温度下用等离子体辅助化学气相沉积法生长ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)分析仪、反射式高能电子衍射(RHEED)仪及X射线光电子能谱(XPS)分析ZnO薄膜的特征.分析结果显示,在基板温度为300 ℃,二乙基锌(DEZ)流量为50 mL/min条件下可得到优取向高晶化的ZnO薄膜.光学性能分析表明,ZnO薄膜是透明的,在可视区峰值透光率高达85%.     

C轴择优取向ZnO薄膜的微区压电特性分析

采用激光脉冲沉积系统在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜.利用X射线衍射方法对其结构进行了表征,结果表明,所制备的ZnO薄膜具有优良的c轴取向和高质量的结晶度.采用扫描隧道显微镜测得ZnO薄膜微区的压电常数d33大约为13.8pm/V.并根据微区压电特性与ZnO薄膜的生长具有极性的特点对薄膜的生长机理进行了研究.得出了ZnO的生长方向为[0001],从而证实了ZnO薄膜生长过程中(0001)Zn面是易生长面.     

沉积温度对取向纳米ZnO阵列形貌结构的影响

采用化学气相沉积方法，以ZnO及无定形碳粉末为原料，高纯Ar气为载气，在单晶硅和Al2O3基底上，用化学气相沉积技术，在750—1050℃范围内制备了取向的纳米ZnO晶体阵列．用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和荧光光谱（PL）等方法对ZnO薄膜阵列的结构和性能进行了表征，发现沉积温度对取向ZnO纳米阵列的生长结构和光致发光特性有重要影响，并就生长条件对纳米ZnO晶体阵列性能的影响因素进行了讨论分析．     

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO:B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。     

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。     

Dy3+和La3+掺杂ZnO薄膜的特点及其气敏传感特性

采用真空蒸发的方法制备了掺杂原子比为3%、5%和9%的La掺杂和Dy掺杂的ZnO薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)谱和X射线光电子能谱(XPS)表征了所制得的ZnO薄膜的特性.发现所有薄膜都沿C轴取向优先生长.在对ZnO薄膜气敏特性的测量中,在低温条件下掺杂ZnO薄膜的电阻比非掺杂ZnO薄膜的小,且对乙醇和丙酮的灵敏度显著增强,且其中Dy掺杂的ZnO薄膜的气敏特性较La掺杂的ZnO薄膜为高.而空气中暴露9个月后的薄膜的气敏特性表明掺杂ZnO薄膜具有很好的稳定性.同时讨论了气敏传感机制和掺杂行为对薄膜灵敏度的影响.     

无模板电化学沉积生成附着一维针尖或二维薄膜结构的ZnO纳米柱阵列

采用无模板电化学沉积,以n型(100)硅片为衬底,生成ZnO纳米柱阵列,并在不同条件下进行二次生长,分别在纳米柱表面生成一维针尖与二维薄膜结构.通过场发射扫描电镜图片(FESEM)和x光散射谱(XRD)研究了二次生长机理.结果表明,电流密度高低控制Zn0二次生长形貌:大沉积电流在纳米柱表面生成沿c轴取向针尖;小电流则容易形成沿a轴取向薄膜结构.     

柔性PET衬底上ZnO薄膜的制备、电学性质及激光辐照效应

室温下采用中频反应磁控溅射技术在柔性PET(Polyethylene terephthalate)衬底上沉积了ZnO薄膜。研究了溅射功率和氩氧流量比对薄膜电学性质的影响,获得室温沉积柔性ZnO薄膜的优化工艺条件为溅射功率20 W和氩氧流量比1:1。采用不同能量密度的激光辐照,有效改善了柔性ZnO薄膜的晶体结构和电学性能。原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试结果显示,激光辐照可使薄膜表面ZnO颗粒产生团聚融合,并在(100)和(101)晶面上产生明显的取向生长,薄膜由非晶转为多晶结构。Hall性质的研究结果表明,激光辐照可有效提高ZnO薄膜的载流子浓度,降低电阻率,改善室温沉积柔性ZnO薄膜导电性能。     

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%).     

沉积温度对MOCVD制备ZnO纳米薄膜性质的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在石英衬底上制备了ZnO纳米薄膜,考察了不同沉积温度对ZnO薄膜结构及光学性质的影响.结果表明:所有样品均表现出C轴择优的六角纤锌矿结构.随着沉积温度由700℃升高至800℃时,ZnO薄膜的半峰宽逐渐变窄,晶粒尺寸逐渐增大,光致发光强度逐渐增强,表明沉积温度的升高有利于晶体的生长.当沉积温度由800℃继续升高后,样品的半峰宽变宽,晶粒尺寸减小,光致发光强度降低,表明沉积温度过高产生热缺陷,不利于晶体的生长.     

溅射沉积纳米ZnO膜的表征及其性能

利用RF磁控溅射法在PET非织造布表面沉积氧化锌（ZnO）薄膜,并利用原子力显微镜（AFM）和能量弥散X-射线法（EDX）对ZnO薄膜的表面形貌和结构进行表征和分析.结果表明,沉积的ZnO颗粒具备纳米级尺度,且颗粒分布均匀、膜层致密,薄膜颗粒中只含有Zn和O两种元素;随着沉积时间的延长,ZnO呈多层生长模式.测试表明,经ZnO镀层处理的PET非织造布具有较强的紫外线屏蔽效果和优良的抗静电效果.     

缓冲层对AZO薄膜的性能影响

采用射频磁控溅射法分别在ZnO缓冲层和Al2O3缓冲层上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计、霍尔测试仪等仪器对薄膜的光电特性进行表征.XRD分析结果表明,加入缓冲层的薄膜具有更好的c轴择优取向,薄膜的表面平整,结晶质量有所改善,薄膜在可见光范围内的平均透过率超过80%.引入ZnO缓冲层制备的AZO薄膜的最低电阻率为5.8×10-4 Ω·cm,导电性能得到明显提高.     

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.     

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．     

ZnO纳米片薄膜的合成、表征及其光学性质

采用水热法在修饰有ZnO种子层的石英玻璃衬底上制备出ZnO纳米片薄膜。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和荧光光谱仪对样品的形貌、结构和光致发光性质进行表征和分析,探讨了其形成机理。结果表明,制备的ZnO纳米片为六方纤锌矿型单晶结构,具有沿<101ˉ0>方向的择优取向,其室温下的光致发光谱由尖锐的紫外发光峰(380 nm处)和较宽的可见发光带组成,其中可见光发射可以拟合为中心分别位于550、620和760 nm处的3个发光峰。     

原位氧化制备氧化锌薄膜及其表征

在云母基底上热蒸镀锌膜,再采用简单的原位氧化方法制备氧化锌薄膜.研究发现氧化锌膜上表面具有纳米尺度的丛生珊瑚状结构,而与云母接触的下表面具有圆饼状结构.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

ZnO荧光薄膜的制备及特性研究

采用直流反应磁控溅射方法在镀有ITO的玻璃衬底上制备了ZnO荧光薄膜。通过X射线衍射(XRD)、能谱分析仪对退火前后薄膜的结晶状况和成分进行了分析，利用荧光探测单色仪对薄膜的光致发光(PL)特性进行了研究。退火前后的发光峰分别位于光谱绿区499．2nm和517．8nm处。退火处理明显提高了绿光强度，并且使发光峰产生了红移。     

银掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法,通过改变硝酸银与醋酸锌的物质的量比分别在Si,ITO和玻璃基片上制备出不同Ag掺杂浓度的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计、伏安特性曲线等测试手段,表征了薄膜的结晶状况、表面形貌及光电特性等.结果表明:随Ag元素的引入及掺杂浓度的升高,ZnO薄膜中有Ag单质生成,并在波长404 nm处出现了由Ag单质颗粒引起的共振吸收峰,同时ZnO薄膜的导电性得到了明显改善,在可见光范围内薄膜透光率均在85%以上.Ag掺杂原子数分数为7%时,薄膜导电性最好,其在可见光范围内透光率高达90%.