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。     

退火对Cd1-xZnxTe薄膜性质的影响

本文用双源真空蒸发的方法制备了Cd1-xZnxTe薄膜,通过热探针、SEM、XRD及紫外-可见光透过谱等方法研究了不同退火条件对薄膜性质的影响.退火后Cd1-xZnxTe多晶薄膜的光学禁带宽度在1.54eV～1.68eV之间,且沿立方相(111)面择优生长.退火温度主要影响薄膜表面的粗糙度和平均晶粒尺寸,退火时间主要影响薄膜的平均晶粒尺寸.退火温度与时间对薄膜电学性质的影响较小.     

真空退火法制备的VOx薄膜的微观结构研究

以Ｖ２ＩＯ５粉末为原料采用真空蒸发镀膜法结合真空退火还原的方法,在单晶Ｓｉ（１００）衬底上得到了以ＶＯ２为主的薄膜,采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）技术和扫描电子显微镜（ＳＥＭ）技术对不同退火条件下所得薄膜的物相和表面形貌进行分析,得到了薄膜的微观结构与退火条件的关系,并对最佳退火条件进行了探索。     

真空退火处理CoFe对薄膜结构及磁电阻特性的影响

用粉末冶金方法制备了Co90Fe10,研究了不同退火温度对电子束蒸发方法制备的CoFe薄膜磁电阻特性和微结构的影响。CoFe薄膜在优于5 5×10-4Pa的本底真空度下室温沉积在热氧化Si基片上。随后,样品在3×10-5Pa真空度下分别进行了150℃,280℃,330℃,450℃的60分钟退火处理。靶材的扫描电镜图像显示粉末冶金方法制备的靶材比较疏松。电阻率和磁电阻测量表明450℃退火处理能够明显降低CoFe薄膜电阻率和提高磁电阻变化率。X射线衍射发现沉积在热氧化Si基片上的CoFe膜(111)晶面面间距明显小于靶材相应晶面面间距,退火处理使膜(111)晶面面间距明显减小,趋向靶材面间距。     

磁控溅射制备钛薄膜的结构和光学性质

利用直流磁控溅射技术在石英基片上沉积厚度为35～112nm的钛薄膜.采用X射线衍射仪和原子力显微镜分别对薄膜的微结构和表面形貌进行观测,用分光光度计测量样品的透射和反射光谱.选用德鲁特光学介电模型,通过拟合样品的透射和反射光谱数据的方法求解钛薄膜的折射率、消光系数和厚度.结果表明,随着厚度的增加,(100)面衍射峰强度增强,薄膜的结晶性能提高;膜厚为56nm时,样品的表面为多孔结构,而大于56nm时表面为连续膜的球形颗粒结构;随膜厚的增加,表面颗粒直径逐渐增大,表面粗糙度减小.在400～2 000nm波长范围内,薄膜的透射率随膜厚的增加而减小,反射率升高;折射率在2.5与3.4之间,消光系数在0.7与1.4之间,折射率和消光系数均随膜厚的增加而增加.     

厚度对ZnS薄膜结构和应力的影响

用射频磁控溅射法在单晶Si基片上制备了4种不同厚度的ZnS膜,采用XRD和光学干涉相移法对薄膜的微结构和应力进行研究。结构分析表明,不同厚度的ZnS膜均呈多晶状态,并有明显的(220)晶面择优取向,晶体结构为立方晶型(闪锌矿)结构;随着薄膜厚度的增加,平均晶粒尺寸随之增大;薄膜的晶格常数在不同厚度下均比标准值稍大。应力分析表明,随着膜厚的增加,ZnS膜的应力差减小,在厚度为768 nm时的选区范围内应力差最小,应力分布较均匀。     

表面修饰调控单层ZnS电子结构和光学性质

为了研究H,F修饰单层ZnS对其电子结构和光学性质的影响,建立了H修饰、F修饰以及H-F共同修饰单层ZnS晶体结构。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了各二维材料的晶体结构、稳定性、电子结构和光学性质。计算结果表明,单层ZnS是一种准平面结构,经过修饰后则转变为褶皱六元环结构,且修饰后的ZnS具有很好的稳定性。电子结构表明,单层ZnS是一种直接带隙半导体,其计算能隙为2.625eV,H修饰ZnS会导致其能隙增大,且转变为间接带隙半导体,F修饰和H-F共修饰则使得ZnS能隙不同程度减小。载流子有效质量结果显示,单层ZnS为轻空穴重电子型半导体,H或F修饰会导致半导体的空穴有效质量显著增大,电子有效质量的变化则相对较小。光学性质表明,H,F修饰会导致ZnS的吸收边发生蓝移,其中F修饰,H-F共修饰(H与Zn同侧,F与S同侧)ZnS对短中波紫外线的吸收效果明显增强,表明其在未来光电子领域有着广阔的应用前景。     

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。     

ZnS/ZnO核壳结构纳米线的电子结构与光学性质研究

基于第一性原理的密度泛函理论计算,研究了ZnS/ZnO核壳结构纳米线和ZnS纳米线的电子结构和光学性质.结果表明,两者都属于直接带隙半导体.同时,相对于ZnS纳米线,ZnO/ZnS核壳结构纳米线的最小禁带宽度变窄,其带隙变窄的主要原因可能是由于ZnS/ZnO核壳结构纳米线中O原子的2p态电子在价带顶参与杂化引起的.此外,通过对光学性质的分析发现ZnS/ZnO核壳结构纳米线的吸收波长出现红移,与ZnS/ZnO核壳结构纳米线最小禁带宽度变窄的现象相一致.     

退火对Al掺杂ZnO薄膜结构和磁性的影向

采用直流磁控溅射法制备了Al掺杂ZnO薄膜,并在不同的氛围和温度下进行了退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)对薄膜的结构和磁性进行了表征.采用了一种改进的磁性修正方法对磁测量结果进行了修正.结果表明,不同的退火温度和氛围对薄膜的微结构和磁特性有着较大的影响,与真空退火处理的薄膜相比,空气退火处理的薄膜样品呈现了明显的铁磁性,磁矩约增加了一个数量级.室温铁磁性可能与Al和ZnO基体之间发生的电荷转移以及在不同退火氛围下Al在ZnO晶格中的地位变化有关.     

退火对TiO2和Ta2O5光学薄膜的结构和光学性质的影响

将反应磁控溅射制备的二氧化钛和五氧化二钽薄膜在温度400℃的条件下退火处理.利用X射线衍射、原子力显微镜和分光光度计等设备对退火后薄膜的结构、表面形貌和光学性质进行研究.实验表明:退火后的T iO2薄膜为多晶结构,薄膜的表面粗糙度、折射率和消光系数都出现增大现象.然而,对于退火后的T a2O5薄膜,它的结构还是非晶态,薄膜的表面粗糙度比退火前小;同时折射率和消光系数均有减小.这些结果说明薄膜退火后的特性与薄膜材料的内部结构及结晶转变温度等有密切相关.     

退火条件对多晶硅薄膜光电性能的影响

采用氢等离子体加热的方法晶化a-Si:H薄膜制备多晶硅薄膜,用Raman散射谱和傅里叶变换红外吸收谱(FT-IR)等方法进行表征和分析.研究了退火的射频功率、衬底温度和退火时间对薄膜微结构和光电性能的影响.结果表明,薄膜的氢含量是影响薄膜光学带隙的主要因素,而薄膜的结晶度是影响薄膜暗电导率的主要因素.     

热处理条件对热蒸镀WO3薄膜结构的影响

采用高真空热蒸发沉积技术在硅单晶Si(111)衬底上沉积了WO3薄膜.借助化学刻蚀,SEM,XRD和Raman光谱分析等手段,研究了不同的热处理条件(大气环境,真空,不同气氛)对WO3薄膜结构的影响.结果表明,在真空条件下或干燥Ar气氛条件下对薄膜进行退火热处理有利于控制薄膜晶粒的生长(保持薄膜良好的电致变色性能),同时有利于增强薄膜的稳定性.     

退火对CdS多晶薄膜电学性质的影响

对不同温度下退火的ＣｄＳ多晶薄膜测量了暗电导率σｄ和暗电导－温度关系,发现未退火ＣｄＳ的暗电导率为１０－５Ω－１ｃｍ－１,经退火后σｄ增加,在２００℃退火σｄ有极大值．退火后电导激活能Ｅａ减小     

退火对非晶ErAlO高k栅介质薄膜特性的影响

利用射频磁控溅射法在P型Si(100)衬底上成功制备了非晶Er2O3-Al2O3(ErAlO)栅介质薄膜,得到了电学特性优异的薄膜样品,对薄膜的退火研究发现,600℃氧气氛退火可使ErAlO薄膜的介电常数得到了提高并使其漏电流特性也得到改善,退火后样品的有效介电常数达到了15,在-1.5V偏压下,漏电流密度仅为2.0×10-7A/cm2.氧气退火消除了薄膜中原有的缺陷,并使得薄膜更加致密,表面更加平整.     

ZnS和SnS薄膜的制备和光电性质

采用电刷镀技术在FTO导电玻璃上制备ZnS薄膜,通过XRD(X射线衍射)、UV-VIS-NIR(紫外近红外光谱仪)等技术对所制备的ZnS晶体的结构、形貌、组成和光学性质进行了表征.用同样的方法制备并表征了Sn S薄膜,在实验中通过对电解液的浓度、pH、电压、刷镀时间、干燥时间等不断进行改变和对比,用得到的最优条件能制备出均匀致密的薄膜.用XRD检测物相,用SEM观察其表面形貌,用紫外可见分光光度计测量了SnS薄膜的光吸收性能,估算了其间接带隙值.测量了SnS薄膜的光电性质,表明其具有较明显的光响应.     

退火温度对MnZn铁氧体薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(111)基片上沉积了MnZn铁氧体薄膜,用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的物相结构,用振动样品磁强计(VSM)测量薄膜面内饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc。结果表明:随着退火温度的升高,MnZn铁氧体薄膜的X射线衍射峰强度逐渐增强,且主峰逐渐由(311)峰变为(222)峰,沿(111)面取向生长明显。薄膜的饱和磁化强度和矫顽力均随着退火温度的升高而升高。     

退火对CdS薄膜和CdS纳米晶的电学与光学性质的影响

通过喷雾热解获得CdS薄膜,水热法合成CdS纳米晶,在氮气中做了退火处理,发现CdS膜的吸收边随退火温度升高而移动;经暗电阻与温度关系测试,发现CdS薄膜和纳米晶的激活能存在极小值,用载流子衰减时间的变化很好地解释了其缘由;室温喇曼谱中观察到CdS的两个特征峰.