真空蒸发法制备CdS薄膜及其性能研究

用真空蒸发法制备了CdS薄膜,用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计、四探针对薄膜的形貌、结构、光电性能进行分析测试.研究结果表明,不同基片温度下所制备的CdS薄膜主要为六方相,CdS薄膜在(002)晶面有高度的择优取向;不同基片温度下的薄膜对可见光的透光率都超过70%;薄膜的电阻率随基片温度的升高而增大;基片温度为50℃时薄膜的Eg为2.41 eV;在200℃退火处理改善了CdS薄膜的质量,结晶度提高,电阻率降低,晶粒尺寸增大;基片温度为50℃时薄膜在200℃退火后的电阻率为255Ω.cm.     

直流磁控溅射氧化铟锡薄膜的低温等离子退火研究

提出了一种可显著改善室温下直流磁控溅射氧化铟锡(ITO)薄膜晶体结构、光学和电学性能的后处理方法,将ITO薄膜分别置于氩气、氨气和氧气中进行低温等离子体退火处理.同单纯的退火处理相比,在3种气氛下,低温等离子退火均可使室温溅射沉积的ITO薄膜在相对低的温度(150℃)时,由非晶态转变为晶态,其相应的电学和光学性能都有较大的提高.实验证明:氨气气氛下退火温度为350℃时,玻璃衬底上ITO薄膜在波长为600 nm的可见光区内的透光率可达88.5%;薄膜表面的针刺很少,表面平整度小于2.08 nm;方块电阻由348.7Ω降到66.8Ω,相应的电阻率由4.1×10-3Ω.cm降到7.9×10-4Ω.cm.该方法更能满足柔性有机聚合衬底的ITO薄膜对低温退火的要求.     

梯度掺杂AZO薄膜的制备及其性能表征

采用Sol-Gel法,以不同铝离子浓度的溶胶梯度掺杂的方法制备了Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,用XRD衍射仪和SEM扫描电镜对该薄膜进行了结构和形貌分析,并对其电学性能和光学性能进行了研究。结果表明,梯度掺杂的AZO薄膜比单一浓度掺杂5.0 at%(原子数百分比)的薄膜具有更明显的c轴择优取向,更强的本征紫外发光峰和近紫外发光峰。当薄膜的退火温度在500~650℃区间时,薄膜电阻率稳定在10-2Ω.cm,高于700℃时,薄膜电阻率明显升高。     

不同生长条件对Sn掺杂ZnO薄膜电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO透明导电薄膜,用Hall效应测试仪表征了薄膜的电学性能,研究了不同生长条件对薄膜电学性能的影响。研究结果表明,随着Ar/O2比的增加,电阻率先减小后增大,在Ar/O2为6时,取得最低的电阻率为2.02×10-2Ω·cm;随着溅射功率的增大,薄膜电阻率急剧减小,在140 W时获得最低电阻率为2.89×10-2Ω·cm;在溅射时间11min时得到了最低的薄膜电阻率,为1.45×10-2Ω·cm。随着压强的增大,电阻率先急剧减小,后缓慢增大,当溅射压强为0.8Pa时,薄膜电阻率具有最小值,为2.17×10-2Ω·cm。当衬底温度在400~500℃范围内变化时,在475℃时取得最佳电学性能,电阻率为2.26×10-2Ω·cm。在整个实验条件下,当Ar/O2为8、溅射功率为180W、衬底温度为450℃、溅射压强为0.5Pa、溅射时间为11min时,薄膜具有最佳的导电性能,电阻率为1.45×10-2Ω·cm。     

Cu_2SnS_3薄膜的溶液法制备及表征

采用溶液法在玻璃基底上制备了Cu_2SnS_3薄膜,研究了不同退火温度对Cu_2SnS_3薄膜性能的影响,采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计分别表征了薄膜的物相结构、形貌和光学性能.结果表明,退火温度对Cu_2SnS_3薄膜的相结构、形貌及光学性能有显著影响,随着退火温度的升高,薄膜中的晶粒尺寸明显增大,结晶性也有所增加;退火温度为500℃时,可以生成单相的Cu_2SnS_3薄膜;在不同退火温度下所制备薄膜的禁带宽度均接近1.05eV.     

化学溶液沉积法制备BiFeO_3薄膜的结构及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO玻璃基片上制备铁酸铋Bi Fe O3薄膜。薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成。此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕。薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为45 nm。在550℃1 h退火的薄膜有良好的电学特性,在1 k Hz频率下测得的相对介电常数、损耗因子分别约为198、3%;此外,在760 k V/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为25μC/cm2,矫顽电场(2Ec)约为650 k V/cm。BFO薄膜在550℃退后,通过吸收光谱分析得到BFO薄膜的光学带隙为2.7 e V。这些结果表明,退火温度550℃制备的Bi Fe O3固溶体薄膜具有较好的性能,有望成为光电器件的候选材料。     

射频磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟锡透明导电薄膜性能的影响

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学性能与各溅射参数之间的关系。当溅射功率大于40 W时,制备的ITO∶W薄膜为方铁锰矿结构的多晶薄膜,此时薄膜表面光滑平整而且具有良好的结晶性。在基板温度320℃、溅射功率80 W、溅射时间15 min、工作气压0.6 Pa条件下得到了光学和电学性能优良的ITO∶W薄膜,其方块电阻为10.5Ω/、电阻率为4.41×10^-4Ω·cm,对应的载流子浓度为2.23×10²⁰ cm^-3、迁移率为27.3 cm²·V^-1·s^-1、可见光(400～700 nm)范围内平均透射率为90.97%。此外,本研究还发现通过调节基板温度影响氧元素的状态可以改变ITO∶W薄膜的电学性能。     

缓冲层对银薄膜光电特性的影响

研究铜、铝作为银薄膜的缓冲层对银薄膜的光电学性质的影响.利用热蒸发技术在BK-7玻璃基底上沉积Ag(220 nm)/Al(20 nm)和Ag(220 nm)/Cu(20 nm)薄膜,沉积薄膜在温度为400、500℃的大气条件下退火处理1 h.样品的表面形貌用原子力显微镜观测,光学和电学性质分别用分光光度计和vander Pauw方法测量.实验结果表明,相对于同等条件下制备的纯银薄膜,附加缓冲层大大提高了退火态薄膜的光电性质,改善了银薄膜的热稳定性.不同的缓冲层对银薄膜光电性质影响程度不同:在同一退火温度下,在可见光谱区域,Ag/Al薄膜的反射率大于Ag/Cu薄膜;Ag/Cu薄膜的电阻率ρ小于Ag/Al薄膜,且在退火温度为500℃时Ag/Cu薄膜的ρ最小.     

锆钛酸钡钙铁电薄膜的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法,在Pt/TiO_2/SiO_2/Si衬底上制备出无铅钙钛矿结构薄膜Ba_(0.8)Ca_(0.2)-Zr_(0.05)Ti_(0.95)O_3。溶胶液旋涂后进行前烘时,温度由室温缓慢上升至200℃有利于得到表面较为平整的薄膜。通过XRD、铁电测试仪和AFM对薄膜微观结构及电学性能进行表征,研究退火温度、退火时间等退火工艺对薄膜晶体结构与电学性能的影响。实验结果表明在退火温度和退火时间分别为700℃、11 min时,得到具有饱和极化值、剩余极化值分别为19.6μC/cm~2和5.6μC/cm~2的BCZT钙钛矿结构铁电薄膜。     

基片温度和氧气流量对磁控溅射制备ITO薄膜光电学性质的影响

利用直流磁控溅射技术在BK-7基片上沉积掺锡氧化铟(ITO)透明导电薄膜.研究不同基片温度和氧气流量对薄膜的结构、电学和光学性质的影响,分析光电学性质改变的机理.结果表明,随着氧气流量的增加,载流子浓度(N)不断下降,电阻率(ρ)不断增大,但迁移率(μ)先增大后减小,在氧气流量为0.5 cm3/min(1Pa)时有最大值.随着基片温度的上升,N逐渐增加,ρ不断降低,而μ则先增加后减小,在基片温度为200 ℃时为极大值.所有样品在可见光区的平均光学透过率都大于80%,薄膜的折射率和消光系数从拟合透射光谱数据获得;在1 500 nm光学波长处,折射率随载流子浓度的增加而减小,较好符合线性关系;消光系数随载流子浓度的增大而增加,不符合线性关系.     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的研究

基于化学浴沉积法,采用硫酸锌、硫脲、水合肼和氨水混合溶液于适当温度下在玻璃衬底上沉积得到表面均匀的ZnS薄膜.对在不同沉积时间以及退火时间下得到的ZnS薄膜运用X射线衍射法观测其晶型结构,发现较长的沉积时间(5 h)和退火时间(3 h)制得的薄膜结晶度好,且检测出为闪锌矿晶型.并对其透光性能做了检测,发现pH值对透光度有显著影响.     

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.     

Nd掺杂对ZnO薄膜结构及室温光致发光特性的影响

通过射频磁控溅射技术在Si（111）衬底上制备了不同含量的Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO薄膜的结构,薄膜为纳米多晶结构,未掺杂ZnO沿c择优生长.Nd掺杂使ZnO薄膜表面粗糙,起伏较大,薄膜中随Nd掺杂量的增加颗粒减小.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光峰和495nm的弱绿光峰,同时,Nd掺杂不改变PL谱的峰位置,Nd含量对PL谱的峰强度产生了一定影响.     

掺杂锡离子对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响

采用溶胶一凝胶法在玻璃上制备了透明锐钛矿型纳米TiO2薄膜和金属锡离子掺杂的锐钛矿与金红石混晶型纳米TiO2薄膜,并利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外一可见分光光度计对合成的薄膜进行表征。研究了掺杂锡离子对TiO2薄膜吸收光谱及光催化活性的影响,结果表明掺杂锡离子使得TiO2薄膜对入射光的吸收带边发生红移;适量掺杂锡离子能够显著的提高TiO2薄膜的光催化活性。并探讨了镀膜层数对薄膜光催化活性的影响,发现对于掺杂不同浓度锡离子的TiO2薄膜均有其对应的最佳膜层数。     

Optical properties of cobalt xanthate films on different substrates

Cobalt isopropyl xanthate thin films (CXTFs) were deposited via chemical bath deposition onto different substrates: commercial glass (CG), indium tin oxide (ITO), and poly(methyl methacrylate) (PMM). Isopropyl xanthate was synthesized according to a method described in the literature. The cobalt nitrate and isopropyl xanthate were mixed in a beaker, which allowed the thin films to be deposited via a simple ion-ion mechanism. The transmission, reflectivity, refractive index, dielectric constant, and optical conductivity were investigated for various thin films coated onto different substrates. An ultraviolet-visible spectrophotometer was used to measure the optical properties of the thin films. The lowest value of the transmission and the highest value of the refractive index were observed for the thin films deposited onto PMM. The structure of the cobalt xanthate was characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, which was measured using a Perkin-Elmer Spectrum 400 spectrometer. The stretching vibration of the Co-S bonds was observed at 359 cm-1 in the FTIR spectrum of the CXTFs.     

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的结构及性能

 以磁控溅射制备W原子数分数为2.1%~53.1%的Cu-W薄膜,用EDX、XRD、TEM、SEM、显微硬度计和四探针电阻仪对薄膜成分、结构和性能进行表征,研究薄膜中W含量的变化对薄膜结构及性能的影响.结果表明,Cu-W薄膜呈纳米晶结构,含x=2.1%~16.2%W的Cu-W膜中存在W在Cu中的铜基fcc Cu(W) 非平衡亚稳过饱和固溶体,Cu-36.0%W膜中存在fcc铜基和bcc钨基双相固溶体,含x=48.7%~53.1%W的Cu-W膜则存在Cu在W中的钨基bcc W(Cu)亚稳过饱和固溶体.具两相结构的Cu-36%W薄膜的显微硬度最大,而Cu-W膜电导率则随W含量上升而持续降低.400 ℃退火1 h后,Cu-W薄膜发生基体相晶粒长大,硬度降低,但电导率提高.Cu-W薄膜在退火后结构和性能变化的主要原因是退火中基体相晶粒发生了长大.     

钨磷酸/聚乙烯基吡咯烷酮纳米复合膜的光致变色性能

制备了一系列不同配比的钨磷酸/聚乙烯基吡咯烷酮纳米复合薄膜.通过原子力显微镜、红外光谱和紫外-可见吸收光谱对复合薄膜的结构和光致变色性能进行了研究.AFM结果表明,复合前后聚乙烯基吡咯烷酮表面形貌因杂多酸的掺杂而发生了显著变化.红外光谱分析结果表明,Keggin结构钨磷酸和聚乙烯基吡咯烷酮分子的基本结构在复合薄膜中仍然存在,乙烯基吡咯烷酮分子基团质子化后与杂多阴离子成盐,形成电荷转移桥.在紫外光照射下,复合薄膜由无色变为蓝色,在空气中暗处放置后复合膜重新恢复为无色.复合膜的升色速度和褪色速度均随着杂多酸含量的增加而加快.结果表明,杂多酸含量对复合膜的光致变色性能存在显著影响.     

CdTe薄膜的微观结构分析

应用真空蒸发技术制备CdTe薄膜,并借助于扫描电子显微镜（SEM）、扫描俄歇谱仪（AES）和X射线衍射仪（XRD）对其微观结构进行分析。主要研究了不同工艺条件、不同原子配比、以及不同掺杂浓度下制得的CdTe薄膜的结构、物相,研究结果表明：以Cd:Te=0.9:1原子配比制得的CdTe薄膜具有最佳的结晶度和组分计量比;掺杂会使CdTe薄膜的结构、物相有所改变。     

Structural and magnetic properties of ZnFe2O4 films deposited by low sputtering power

To validate the correctness of the Hartman-Perdok Theory (HPT), which indicates that the {111} planes have the lowest surface energy in spinel ferrites, the {111} plane orientated ZnFe₂O₄ thin films on Si(100), Si(111), and SiO₂(500 nm)/Si(111) substrates were obtained through a radio frequency (RF) magnetron sputtering method with a low sputtering power of 80 W. All of the experiments prove that the atom energy determined by sputtering power plays an important role in the orientated growth of the ZnFe₂O₄ thin films, and it matches well with HPT. The ZnFe₂O₄ thin films exhibit ferromagnetism with a magnetization of 84.25 kJ/mol at room temperature, which is different from the bulk counterpart (antiferromagnetic as usual). The ZnFe₂O₄ thin films can be used as high-quality oriented inducing buffer layers for other spinel (Ni, Mn)Zn ferrite thin films and may have high potential in magnetic thin films-based devices.