ITO薄膜的光学和电学性质及其应用

介绍了氧化铟锡（ITO）薄膜的光学和电学性质及应用。优化的ITO薄膜有立方铁锰矿结构。掺杂的Sn替代In2O3晶格上的In原子，每个Sn原子可以看作给导带提供一个自由电子。ITO薄膜载流子浓度为－10^20cm^-3，电阻率为－10^-4Ωcm，是高度简并半导体，其能带为抛物线型结构。由于Burstein-Moss效应，光学能隙加宽。除了紫外带间吸收和远红外的声子吸收，Brude理论与ITO的介电常数实际值符合得很好，说明自由电子对ITO薄膜的光学性质有决定性作用。由于ITO薄膜优异的光学和电学特性使它日益获得广泛应用。     

CoSi2薄膜电学性质研究

对厚度约为０．４μｍ的ＣｏＳｉ２多晶薄膜的电学性质进行了研究。在－２００℃～２０℃温度范围,测量了ＣｏＳｉ２薄膜的电阻率。室温下,电阻率为９～２０μΩ·ｃｍ．随着温度的降低,电阻率减小,且表现出较好的直线性。     

氧化锌薄膜的p型掺杂及光学和电学性质

氧化锌属于一种直接带隙宽半导体材料,具备较小的玻尔半径及较大的激子束缚能,在短波长光电子器件研究领域具备较好的应用前景,对于提高光信息存取速度与光记录密度具有重要意义.在氧化锌薄膜形成过程中,将活性原子N掺入可以有效得到p-ZnO薄膜,对p型掺杂情况进行判断,根据结构设计制备出具备良好电学特性的ZnO同质p-n结,经观察发现,这种结构具备良好的伏安特性曲线,通过实验证明,p-ZnO具有很好的潜在应用价值,对实现ZnO光电器件实用化存在着极为重要的作用.     

CdS薄膜的电输运和光学性质

通过喷雾热解获得CdS薄膜，在氮中气做了退火处理，观测到吸收边随退火温度升高而移动；在室温下的拉曼谱中观察到CdS的2个特征峰；经暗电阻与温度的变化关系的测试，发现激活能存在着极小值，用载流子衰减时间的变化能较好地解释其缘由；探讨了光电导与入射光强以及退火温度的关系。     

一种新型有机薄膜的制备和光电性质的研究

用热蒸发法成功地在玻璃、硅和铝等衬底上沉积新型四羧基合铜化合物ＣｕＢ（Ｂ为有机配体甜菜碱）薄膜．通过对比薄膜与粉末原料的红外吸收光谱图,确认薄膜物质成分与结构未发生变化;电子探针分析结果表明薄膜的元素空间分布均匀．用金相显微镜、扫描电镜对薄膜的表面形貌进行了研究;并测量了膜的电导温度特性、紫外可见吸收光谱和荧光光谱．结果表明,所制备的薄膜是具有很宽禁带宽度（Ｅｇ＞６ｅＶ）的绝缘体,带隙中具有３个能级,测得荧光发射的特征波长为４０９ｎｍ．     

AZO薄膜的光学性质研究

采用直流反应磁控溅射法,用Zn(99.99%)掺 Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,用紫外可见、红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析,并对AZO薄膜的折射率和厚度进行了理论分析.薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上.AZO薄膜在紫外有很强的吸收峰,在红外区域,其反射率可达70%.通过理论计算得出了AZO薄膜样品的厚度为101 nm,与台阶仪测量的结果基本相符.     

AZO薄膜的光学性质研究

采用直流反应磁控溅射法,用Zn(99.99%)掺Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,用紫外可见、红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析,并对AZO薄膜的折射率和厚度进行了理论分析。薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上。AZO薄膜在紫外有很强的吸收峰,在红外区域,其反射率可达70%。通过理论计算得出了AZO薄膜样品的厚度为101 nm,与台阶仪测量的结果基本相符。     

MoO3掺杂有机半导体NPB光电性质研究

在典型有机空穴传输材料胺类衍生物NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl) (1,1'-biphenyl)-4,4'diamine)中引入过渡金属氧化物MoO₃制备了只有空穴传输的单载流子器件.结果表明:MoO₃的引入明显提升了NPB的导电性能,在约2.0 V的外加电压下,100 nm厚纯NPB薄膜电流密度仅为1.28 mA/cm²,而同样厚度的掺杂薄膜NPB∶MoO₃ (50 wt.%)电流密度达到了2 530 mA/cm².同样掺杂比例的NPB∶MoO₃薄膜吸收谱显示位于500 nm附近存在既不同于NPB也不同于MoO₃的额外吸收峰,表明体系中产生了电荷转移复合物NPB^＋-MoO^-₃,从而产生了额外的空穴载流子,进而提升了掺杂体系的导电性能.进一步的荧光分析表明,MoO₃的引入对NPB自身荧光具有明显的猝灭作用.NPB∶MoO₃(30 wt.%)薄膜的荧光强度比纯NPB薄膜荧光强度降低了2个数量级,NPB∶MoO₃ (50 wt.%)掺杂薄膜的荧光强度降低为零.     

热处理对ZnO:Al薄膜的结构、光学和电学性质的影响

用电子束蒸发技术在石英衬底上制备了铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)透明导电薄膜, 并对其退火前后的结构和光电性质进行了研究. X射线衍射实验结果表明所制备样品均具有c轴择优取向的六角多晶结构. 光致发光谱由较强的紫外发光和弱深能级缺陷发光组成. 薄膜具有较高的透射率、电导率和载流子浓度. Hall效应测试结果表明薄膜为简并n型半导体, 室温电阻率为6.7×10^−4 Ω∙cm, 载流子浓度在10²⁰ cm^−3量级. 研究了其导电机理及载流子的输运机制.     

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.     

掺钛GZO透明半导体薄膜的光学性质研究

以钛掺杂氧化锌镓(GZO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了掺钛GZO(GZO:Ti)透明半导体薄膜,利用光谱拟合方法计算了GZO:Ti薄膜的折射度、消光系数和厚度等光学参数,研究了氩气压强对GZO:Ti薄膜光学性质的影响.结果表明:拟合光谱曲线与实验测量光谱曲线一致,薄膜的光学性质与氩气压强密切相关,GZO:Ti薄膜折射率随波长增大而逐渐减小,表现出正常的色散性质.另外还采用包络法计算了GZO:Ti薄膜的折射率和厚度,两种方法所获得的结果是基本相符的.     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电特性研究

以InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O为主要原料,采用溶胶一凝胶法和旋转涂膜工艺,在玻璃基片上制备掺锡氧化铟透明导电薄膜(ITO).用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同掺Sn量、不同热处理温度和热处理时间对薄膜光学和电学性能的影响.实验结果表明,最佳工艺条件为掺Sn量11%,热处理温度480℃,热处理时间60min.在最佳工艺条件下制备的ITO薄膜可见光透过率达82%以上,薄膜的方块阻为390Ω/□.     

掺钛氧化锌半导体薄膜制备及其光学性质的研究

以二氧化钛(TiO2)掺杂的氧化锌(ZTO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积了ZTO半导体薄膜,利用可见-紫外光分光光度计、四探针仪测试以及多种光学表征方法,研究了陶瓷靶中TiO2含量对ZTO薄膜光学性质和光电综合性能的影响.实验结果表明:ZTO薄膜的折射率表现为正常的色散特性,其色散行为遵循有效单振子模型.TiO2含量对ZTO薄膜的电阻率、透过率、折射率、消光系数和光学带隙等具有不同程度的影响,当TiO2的质量分数为3%时,ZTO薄膜的电阻率最低、可见光平均透过率最高、光电综合性能最好.     

新型半导体薄膜材料的制备,结构和特性研究

主要介绍了研究所２０年来在新型薄膜半导体的制备、结构及特性研究方面所取得的成就,尤其是对非晶硅碳和非晶硅硅锗（α－ＳｉＣ：Ｈ和α－ＳｉＧｅ：Ｈ）薄膜、金刚石和类金刚石薄膜、立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）薄膜、β－Ｃ３Ｎ４薄膜和富勒烯薄膜的研究工作取得了重要成果,不少工作已达到国际先进水平,发表论文３００余篇。     

ITO退火膜的光学和电学特性

对不同氧流量下用直流磁控溅射法制备的ITO薄膜进行退火处理,并对退火后ITO薄膜的光电特性进行分析．结果表明,N2气氛下退火可以改善ITO薄膜的结晶性,同时使ITO薄膜质量得到优化,并显著提高ITO薄膜的透明性和电导性．     

多层结构有机物薄膜制备及光致发光特性

利用有机物真空沉积技术制备了8-羟基喹啉铝（Alq）和叔丁基联苯基苯基二唑（PBD）交替生长的多层结构薄膜．低角X射线衍射测量表明，样品具有良好的层状结构；光吸收及光致发光测量结果表明，随着PBD层厚度的减薄，激发态能量发生了从PBD向Alq层中转移的现象．     

Zn1–xCaxO薄膜的结构和光学性质研究

采用磁控溅射法在玻璃基片上制备了Zn1-xCaxO薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪研究了Ca掺杂量对Zn1-xCaxO薄膜结构和光致发光特性的影响.结果显示:Zn1-xCaxO薄膜属于纤锌矿多晶结构;随着Ca含掺杂量的增加,薄膜衍射峰半高宽变大,薄膜质量变差;光致发光谱显示,随着Ca掺杂量的增加,紫外发光谱峰发生了蓝移.     

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.