镓锌氧化物半导体薄膜的晶粒生长特性及其微结构研究

采用Zn O:Ga3O2高密度陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了镓锌氧化物(Ga Zn O)半导体薄膜.基于X射线衍射仪的测试表征,研究了薄膜厚度对Ga Zn O样品晶粒生长特性和微结构性能的影响.研究结果表明:所制备的Ga Zn O样品为多晶薄膜,并且都具有六角纤锌矿型结构和(002)晶向的择优取向生长特性;其(002)取向程度、结晶性能和微结构参数等均与薄膜厚度密切相关.随着薄膜厚度的增大,Ga Zn O样品的(002)择优取向程度和晶粒尺寸表现为先增大后减小,而位错密度和晶格应变则表现为先减小后增大.当薄膜厚度为510 nm时,Ga Zn O样品具有最大的(002)晶向织构系数(2.959)、最大的晶粒尺寸(97.8 nm)、最小的位错密度(1.044×1014m-2)和最小的晶格应变(5.887×10-4).     

硫化反应生长ZnS薄膜的结构和光学性能研究

以物理气相沉积中的溅射和蒸发方法,在玻璃衬底上沉积Zn/S/Zn三层膜结构,然后在1atm压力的Ar气氛中退火制备ZnS薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见透射光谱对ZnS薄膜的晶体结构和光学性质及其生长机理进行研究。结果表明,在450℃温度下退火时,三层膜结构中高活性Zn和S容易发生硫化反应,形成的ZnS薄膜为立方晶体结构,沿(111)晶面择优生长;其ZnS特征吸收边出现在350nm附近,在可见光波长范围内,ZnS薄膜具有约80%的透光率;在450℃温度下退火后再于550℃温度下退火,所制ZnS薄膜的结晶性得到进一步提高。     

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.     

氧化法在石英衬底上制备氧化钒薄膜及氧化过程和性能的研究

采用直流溅射法在石英衬底上沉积不同厚度的金属钒(V)膜,在空气氛围中进行不同温度热氧化处理获得性能最佳的退火温度和薄膜厚度。用X射线衍射仪(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪分别研究了薄膜的晶体结构,红外透射性和表面组分。结果表明:厚度约为100 nm的金属钒膜在空气中370°C下氧化60 min制得VO2含量较高,相变温度45℃,热滞宽度约10℃,高低温光透过率变化41%的氧化钒薄膜。     

溅射气压对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜,分析了ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌.结果表明:所制备的 ZnO薄膜是具有(002)晶面择优生长的多晶薄膜.溅射气压为0.3Pa时,薄膜的晶粒尺寸较大,结晶度提高.     

电子束蒸发制备的ZnS薄膜的物相结构和光学性能

用电子束蒸发法在不同衬底温度下制备了厚度为100nm左右的ZnS薄膜,利用X射线衍射(XRD)、紫外—可见光分光光度计(UV-vis Spectrophotometer)研究了ZnS薄膜的晶体结构、光学性能,分析了衬底温度对ZnS薄膜结构与光学特性的影响.结果表明:不同衬底温度下制备的ZnS薄膜均具有闪锌矿结构(111)面择优取向生长的特征;衬底温度为200℃时制备的ZnS薄膜的(111)晶面衍射峰最强,半高宽最小,晶粒最大;制备的ZnS薄膜对可见光有良好的透过性,由于量子尺寸效应,电子束蒸发制备的ZnS薄膜光学带隙大于ZnS粉末的带隙.     

静电辅助的气溶胶化学气相沉积法制备Y2O3薄膜

采用静电辅助的气溶胶化学气相沉积的方法成功地在Si(100)衬底上制备了Y2O3薄膜,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XRP)对薄膜进行了表征.SEM分析结果显示,薄膜的颗粒为纳米级的,并且薄膜致密、平整.AFM分析结果表明,薄膜的粗糙度为11nm.由XPS分析可知,薄膜为基本上符合化学计量比的氧化物.附着力测试表明,Y2O3薄膜与Si衬底的附着力为4.2N.X射线衍射分析结果表明,沉积得到的Y2O3薄膜在热处理前为非晶结构,热处理之后薄膜具有立方晶体结构,并且沿(111)面择优生长.     

烘烤温度对LaNiO_3薄膜微结构与电学性能的影响

采用sol-gel技术在单晶Si(100)衬底上制备了LaNiO3导电薄膜.利用X射线粉末衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和四探针电阻测量法研究了不同烘烤温度对LaNiO3薄膜的晶体结构、表面形貌和导电性能的影响.结果表明,LaNiO3薄膜均为赝立方钙钛矿结构,表面致密、均匀,衬底与薄膜间界面清晰.烘烤温度为210℃时,薄膜具有最好的<110>择优取向性.烘烤温度在210℃的薄膜具有最低的电阻率,达到10-4Ω.cm数量级,导电性能最好.     

TiO2纳米管阵列薄膜的热稳定性

采用液相沉积法在Al板上制备了TiO2纳米管阵列薄膜,并在不同温度下进行了热处理.用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对样品进行了表征.结果表明:未经过热处理的TiO2薄膜的晶体结构是非晶态的;在400℃的空气中焙烧2h,薄膜出现锐钛矿相;650℃空气中焙烧2h后,薄膜仍然保持着良好的管状结构.薄膜中Al2O3的存在,抑制了TiO2晶粒的长大,提高了薄膜的热稳定性.     

射频磁控溅射制备c轴取向LiNbO3薄膜研究

采用射频磁控溅射技术,用富Li的LiNbO3靶材在Si(100)和Si(111)基底上制备了LiNbO3薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对LiNbO3薄膜的结晶程度、晶体取向和表面形貌及薄膜与基底结合处的界面结构进行了研究.结果表明:样品在空气中经1 000℃退火1 h处理后,薄膜与Si基底界面处有SiO2生成,得到的LiNbO3薄膜结晶性好,具有高c轴取向,晶粒排列致密且粒径尺寸均匀.     

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.     

表面光滑的金刚石薄膜的合成

以[CH4+H2]为反应气体,利用EACVD的方法在Si(100)衬底合成了表面光滑的超薄金刚石薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、显微喇曼光谱、X射线衍射等手段对合成的金刚石薄膜的成分与结构进行了分析.实验得到了生长表面光滑、厚度均匀的超薄金刚石薄膜的最佳条件.     

TiO2/VO2双层薄膜的制备及光电性能研究

文章采用磁控溅射法在玻璃基底上分别制备VO2单层薄膜与TiO2/VO2双层薄膜,并在Ar气中进行退火.用X射线衍射仪、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计、LCR测试仪对薄膜样品的晶体结构、表面形貌、可见光透过率、电阻温度特性进行测试.结果表明,TiO2/VO2双层薄膜的相变温度降低到56℃,电阻温度系数为-1.087/℃,可见光透过率提高了20％～30％,且薄膜生长致密均匀.     

不同压强下制备镓-镁共掺杂氧化锌薄膜的性能研究

以镓-镁掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃基片上沉积镓-镁共掺杂ZnO(ZnO:Ga-Mg)薄膜样品.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的测试表征,研究了压强对ZnO:Ga-Mg样品结构性质和薄膜内应力的影响.结果表明,所有薄膜样品均为六角纤锌矿晶体结构并具有(002)择优取向生长特性,压强对其结晶性能和内应力具有明显的影响.当压强为3.5 Pa时,ZnO:Ga-Mg薄膜样品具有最强的(002)衍射峰、最大的平均晶粒尺寸、最小的张应力和最好的晶体质量.     

ZnO薄膜的正交实验设计及其分析

采用溶胶-凝胶工艺在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,考虑影响晶体质量的4个因素,应用正交实验法进行了工艺优化;利用X射线衍射仪对薄膜的晶体结构进行了分析讨论.结果表明,当陈化温度50℃、预处理温度200℃、退火温度650℃和Zn2+浓度0.35 mol/L时,ZnO薄膜的C轴择优取向度最高.     

CdS多晶薄膜的制备及其性能

采用化学水浴法(CBD)及85~65℃的高低温工艺模式,在醋酸镉体系中制备大面积硫化镉CdS多晶薄膜,经X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等测试表征CdS多晶薄膜结构、形貌及光学性质。结果表明:CdS在85℃条件下快速成核,再逐渐降温至65℃慢速生长,可使大面积CdS多晶薄膜的粒径较大(约60 nm)、均匀性较好、致密度较高。通过优化85℃到65℃的高低温生长工艺,降温速率为2℃/min的条件下制备出厚度约50 nm的超薄CdS多晶薄膜,经氮气气氛400℃退火处理后,CdS晶粒长大,透过率降低,禁带宽度变窄。     

Mg掺杂ZnO薄膜的晶体结构分析

采用溶胶-凝胶工艺在Si(111)衬底上制备了MgxZn1-xO薄膜,利用X射线衍射仪对薄膜的晶体结构进行了分析讨论.结果表明,当掺杂量Mg2+浓度增大时,衍射峰向大角度方向移动;但MgxZn1-xO薄膜仍然是具有(002)择优取向的六方纤锌矿结构.     

基片温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用对靶直流反应磁控溅射方法,在不同温度的Si (100)基片上制备了一系列的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪和荧光分光分度计对ZnO薄膜的结构和发光性能进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有六角纤锌矿结构,且都表现出了(002)织构.随基片温度增加,ZnO薄膜结晶质量提高,其颗粒尺寸单调增加,并且薄膜应力状态发生改变,由压应力转变为拉应力.同时光致发光谱实验结果表明:室温沉积的ZnO薄膜出现了365 nm和389 nm的紫外双峰,并且出现了弱的蓝光发射带.随着基片温度升高到350℃,365 nm附近的紫外峰红移到373 nm,并且强度增强,而389 nm处的紫外峰强度明显减弱.当基片温度增加到500℃时,373 nm的发光峰强度减弱并蓝移到366 nm处,蓝光带强度减弱并红移到430 nm～475 nm处,并且出现了396 nm的近紫峰.     

基底偏压对磁控溅射沉积MoSi2薄膜结构及力学性能的影响

针对不同基底偏压下制备的MoSi_2薄膜呈现不同结构及性能的问题,采用直流磁控溅射工艺,在单晶硅表面制备了MoSi_2薄膜。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、原子力显微镜和纳米压痕仪等分析手段,探究了基底偏压对磁控溅射沉积MoSi_2薄膜形貌结构、生长特性、组织和性能的影响。研究结果表明:不同基底偏压制备的薄膜主要为六方相MoSi_2,且存在明显的(111)面择优取向。基底偏压和基底温度的协同作用,使薄膜的自退火效应更加明显。随着基底偏压的增加,薄膜的结晶效果显著提高,并出现四方相MoSi_2和Mo_5Si_3相。基底偏压的增加使薄膜的厚度、弹性模量及纳米硬度先上升后下降。当基底偏压为-100 V时,薄膜的厚度、弹性模量及纳米硬度达到最大值,分别为1 440 nm、192.5 GPa和10.56 GPa。     

脉冲激光沉积GaN薄膜

采用脉冲激光沉积技术,在Al2O3（0001）衬底上生长GaN薄膜,利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）研究了不同沉积温度,不同沉积压强对所生长的GaN薄膜晶体结构特征的影响.研究表明,沉积温度影响GaN薄膜结构,在700～750℃沉积范围内随温度升高,所沉积生长的GaN薄膜具有良好的结晶质量.在5～10Pa沉积气压范围内,提高气压有利提高GaN薄膜的结晶质量.