溅射功率对氧化铝薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射法,在K9双面抛光玻璃基底上制备了一系列不同溅射功率的Al2O3薄膜,并对部分薄膜进行退火处理.利用X线衍射法对Al2O3薄膜退火前后的晶体结构进行分析,采用椭圆偏振光谱仪对薄膜的厚度、折射率和消光系数进行测试和拟合.实验结果表明:测射功率在100~300 W时,沉积的Al2O3薄膜退火前后均为非晶态;薄膜在可见光范围内具有良好的透光性能,透射率接近90%,为透明膜;薄膜的沉积速率随溅射功率的增大而增大;薄膜在可见光波段的折射率n随波长的增大而减小,平均值随溅射功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;薄膜消光系数k的平均值亦随溅射功率的增大呈现先增大后减小的变化趋势.     

氧氩流量比对氧化铋纳米薄膜微结构及光电性能的影响研究

为了制备出不同光电性能的氧化铋薄膜,并明晰其性能机理,以便后续研究与氧化锌薄膜复合成压敏薄膜.采用磁控溅射法,改变溅射气氛中氧气和氩气的流量比,在玻璃衬底上制备出了三个氧化铋薄膜样品,并对其微观形貌、结构及光电性能进行了测试分析.结果表明:溅射气氛中的氧氩流量比对薄膜微结构及光电性能影响显著;不同氧氩流量比制备的Bi2 O3薄膜中均含BiO2和Bi杂相,且随着氧氩流量比由0:40增大至4:36,薄膜中Bi含量减少,BiO2增加;薄膜颜色由黑变黄;沉积速率由14 nm/min减少至12 nm/min;晶粒尺寸增大,表面趋向致密均匀,可见光区透过率由0.25％增加到56.73％;禁带宽度由0增加到3.17 eV;载流子浓度、导电性能急剧降低,调节溅射气氛中氧氩流量比可有效控制氧化铋薄膜的禁带宽度,载流子浓度等,从而获得不同光电性能的薄膜样品.     

Ga2O3/ITO/Ga2O3深紫外透明导电膜的研究

采用常压烧结方法制备了Ga2O3陶瓷靶,用X射线衍射仪、金相显微镜对Ga2O3陶瓷靶的结构和形貌进行了研究.用射频磁控溅射Ga2O3陶瓷靶材和直流磁控溅射ITO（锡铟氧化物）靶材分别制备了Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜,用紫外-可见分光光度计、四探针测试仪对Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光学透过率和电阻率进行了表征.Ga2O3薄膜不导电,光学带隙5.1 eV;Ga2O3（45 nm）/ITO（14 nm）/Ga2O3（45nm）膜在300 nm处的光学透过率71.5%,280 nm处60.6%,电阻率1.48×10-2Ω.cm.ITO层的厚度影响Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光电性质.     

氧化锌薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在ITO导电玻璃衬底上制备氧化锌(ZnO)薄膜,研究其结构、光学透过率和电学性能.AFM测试结果表明,ZnO薄膜晶粒尺寸随退火温度的提高而增大.薄膜的光学透过率曲线显示,在大于400nm的波段,ZnO的透过率比较高,而其禁带宽度约为3.25eV.在相同的电压下,ZnO薄膜产生的电流大小随着退火温度的提高,先增强后减弱,在550℃时达到最大.     

铈掺杂对氧化钛薄膜光吸收性能的影响

采用电子束蒸发法制备铈掺杂的TiO2薄膜,研究掺杂铈TiO2薄膜的透过率,以及掺杂对TiO2薄膜光吸收性能的影响.实验发现掺杂CeO2使氧化钛薄膜的禁带宽度Eg从3.27 eV减小到2.51 eV,从而使光学吸收边从380 nm红移到495nm,大大提高了对太阳光或可见光的利用能力.     

β-Ga2O3叠层紫外透明导电薄膜的光学设计

采用时域有限差分法计算β-Ga2O3/金属/β-Ga2O3叠层紫外透明导电薄膜的光学透过率,研究Ga2O3厚度、插入层材料及厚度对叠层透明导电薄膜透过率的影响.数值计算结果表明,插入铂或石墨烯纳米层可提高叠层薄膜在紫外波段的透过率,而插入Ag纳米层,叠层薄膜在紫外波段的透过率较之Ga2O3单层薄膜略有下降.增加插入层厚...     

DSSC用钒掺杂二氧化钛薄膜的制备及性能表征

为获得高性能电池用二氧化钛薄膜,采用射频磁控溅射法制备了掺V的TiO2薄膜.使用分光光度计、催化反应器和电化学工作站等研究了溅射时间、退火温度和掺钒量等对TiO2薄膜光学性能、光催化性能和超亲水性和电学性能的影响.研究表明溅射时间越长,薄膜紫外光区的透射率越低.3h条件下,在小于400nm区域内,溅射薄膜的透射率已经降至60%以下.退火温度对薄膜的亲水性能和光催化性能有一定的影响,经400℃退火的薄膜具有较好的光催化性能和超亲水性.掺V使薄膜的吸收峰红移和禁带宽度变窄,当掺杂量为0.5%时,TiO2薄膜红移量最大,禁带宽度变也为2.88eV.将制备的掺钒二氧化钛薄膜制备成染料敏化太阳能电池(DSSC),结果表明掺V量为0.5%的二氧化钛薄膜的光响应范围增大,所制备电池的开路电压和短路电流都高于未掺杂电池,其中短路电流从24.82μA增大到了88.15μA.表明电池的综合性能有所提高.     

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.     

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).     

溅射功率对氧化镓薄膜特性的影响

采用JGP300型超高真空磁控溅射镀膜设备,在蓝宝石和硅片衬底上制备了一系列氧化镓(Ga2 O3)透明半导体薄膜.分别采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外分光光度计(UV-2700),对其晶体结构、表面形貌和光学特性进行了测试.研究结果表明:提高溅射功率有利于Ga2 O3薄膜结晶质量的提高,但溅射功...     

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.     

射频溅射功率密度对Ga:ZnO透明导电薄膜性能的影响

室温下利用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了掺Ga氧化锌(Ga:ZnO)多晶透明导电薄膜.通过改变磁控溅射生长过程中的溅射功率密度和靶基距,研究了多晶薄膜的透明导电性能与生长参数的相互影响关系.研究结果表明:当溅射时间相同时,随溅射功率密度的增加和靶基距的减小,Ga:ZnO薄膜的厚度增加,从而导致了薄膜导电率升高;当溅射功率密度为5.3W/cm2、靶基距为5cm时,Ga:ZnO薄膜的最小电阻率达到3.1×10-4Ω·cm.透光率测试结果表明:当溅射功率密度增加时,Ga:ZnO薄膜中紫外光学吸收发生了红移;增加溅射功率密度会造成薄膜中掺杂缺陷密度增加,产生禁带之间Urbach带尾能级吸收效应;GaZnO薄膜在可见光范围中的平均透光率大于80%.     

p型ZnO:Mn-N薄膜的制备及特性研究

用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了较高结晶质量的ZnO: Mn薄膜,继而进行N离子注入和退火处理,成功实现了ZnO薄膜的Mn-N两步法共掺杂和p型转变.利用X射线衍射(XRD)、Hall测试、分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其性能进行了分析.结果表明:所测样品均具有单一的c轴择优取向,薄膜在退火后没有检测到其它杂质相的生成;薄膜在650 ℃经10～30 min退火时均可实现p型转变,空穴浓度可达1016～1017cm-3,表明650℃可能为ZnO: Mn-N体系中N离子达到电激活成为有效受主的温度;XPS能谱证明了Mn2+、N3-离子的掺入;在热退火作用下,部分间隙位N离子达到电激活通过扩散进入O空位,形成N-Zn或N-Mn键,是样品转变为p型的依据; p型ZnO: Mn-N薄膜室温下的禁带宽度为3.16 eV,相对未掺杂ZnO的禁带宽度3.29 eV明显减小.     

磁控溅射法制备ZnO:Ga薄膜的结晶质量及其应力研究

以氧化锌(Zn O)掺杂氧化镓(Ga2O3)的陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了透明导电的掺镓氧化锌(Zn O:Ga)薄膜.通过X射线衍射仪测试研究了衬底温度对薄膜结晶性能及其残余应力的影响.研究结果表明:所有Zn O:Ga薄膜均为六角纤锌矿型的多晶结构并具有(002)方向的择优取向特性,其结晶性能和残余应力与衬底温度密切相关.随着衬底温度的升高,薄膜的(002)择优取向程度和晶粒尺寸呈现出先增大后减小的变化趋势,而薄膜的残余压应力则单调减小.当衬底温度为400℃时,Zn O:Ga薄膜具有最大的晶粒尺寸(75.1 nm)、最大的织构系数TC(002)(2.995)、较小的压应力(-0.185 GPa)和最好的结晶性能.     

Fe3+掺杂TiO_2的制备及其微观结构和光学性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2粉体和薄膜,通过X射线衍射仪分析了Fe~(3+)掺杂TiO_2的微观结构,采用紫外可见近红外分光光度计表征了Fe~(3+)掺杂TiO_2的光学性质。结果表明:Fe~(3+)掺杂TiO_2为锐钛矿结构,随Fe~(3+)离子浓度的增加,TiO_2晶化减弱,晶粒尺寸减小。掺杂前后TiO_2薄膜在波长400 nm到1100 nm之间,透过率在65%以上,在310 nm到380 nm之间,透过率急剧减小;当Fe~(3+)摩尔含量为3%时,TiO_2的吸光度最大,禁带宽度最小。     

低温溅射AIN薄膜的光学分析

本文用光谱分析的方法研究低温反应射频溅射生长的A1N薄膜。结果表明,薄膜的红外吸收谱在700cm~(-1)处有一吸收带,与块状晶体相同,因此有较宽的红外透过区。热处理后红外谱无明显变化。薄膜的紫外吸收谱表明:禁带宽度为5.9～6.0eV,在N_2中热处理后,吸收过不发生平移,禁带宽度也不发生变化。在O_2中处理两小时后,禁带宽度减小到5.7eV。所有热处理都使非指数尾部变化。     

室温溅射沉积ZnO:Al薄膜的工艺

ZnO:Al薄膜是一种N型宽带隙半导体材料,由于其大的载流子浓度和光学禁带宽度而表现出优良的光电特性.采用射频磁控溅射工艺,在室温下用氧化锌铝陶瓷靶(3wt%Al2O3)溅射沉积透明导电ZnO:Al薄膜,研究了各工艺参数,如氧流量、工作气压和射频功率对其光电特性的影响.实验结果表明:通氧量与靶材中含氧比例存在紧密联系,本实验在氧流量为0 sccm,射频功率400 W,Ar气为0.7 Pa,溅射时间为2.5 h的条件下,制备的ZAO薄膜最小方块电阻为65Ω/□,薄膜表面略显黄色.     

二氧化钛太阳能电池减反射膜结构和光学特性

用溅射功率为100～500 W的直流反应磁控溅射法制备出不同结构与特性的TiO2薄膜样品;采用原子力显微镜(AFM)、X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外可见光分光光度计对薄膜的形貌、结构及光学特性进行表征;研究溅射功率对薄膜的结构、形貌及光学特性的影响.研究结果表明:沉积态薄膜均为无序结构,氧化物溅射模式下沉积的薄膜为透明状态,金属模式下沉积的薄膜不透明,TiO2薄膜的折射率随着溅射功率变化在1.8～2.3之间变化;在低功率制备的沉积态薄膜存在TiO0.5微晶,它使薄膜样品的透过率降低,这主要是TiO0.5微晶对光波的强烈吸收所致;400 W溅射功率下制备出适合太阳能电池减反射膜应用的透过率高及折射率大的TiO2减反膜.     

射频磁控溅射方法制备氧化钒薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法．在不同的衬底温度和溅射功率下制备了氧化钒薄膜样品，并在纯氩气环境下作了退火处理，用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和激光扫描共聚焦显微镜扫描图像，对样品进行研究．XRD分析显示退火前样品为非晶态，退火后为结晶态．并用激光共聚焦显微镜对图像做了验证．对比退火后样品的XRD图谱显示在其它条件相同时．可以通过增大溅射功率或降低衬底温度．来提高退火后薄膜样品的结晶程度，并增强V2O5(001)晶面的取向性；通过对比退火前样品的XPS谱可知在其它条件相同时，通过升高衬底温度或减小溅射功率．可以提高薄膜样品中高价钒的含量．     

基体温度和氩气压强对射频磁控溅射制备GZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法,用Ga2O3含量为1%的ZnO做靶材,在不同基体温度和不同溅射压强的条件下制备了高质量的GZO透明导电薄膜.结果表明:基体温度和氩气压强对GZO薄膜的晶体结构、光电性能有较大影响.当温度为500℃,溅射气压为0.2Pa时制备的GZO薄膜光电性能较优,方块电阻为7.8Ω/□,电阻率为8.58×10-4Ω.cm,可见光的平均透过率为89.1%.