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1.
Ni掺杂ZnO薄膜的结构与光学特性研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
兰伟  唐国梅  曹文磊  刘雪芹  王印月 《物理学报》2009,58(12):8501-8505
使用射频磁控溅射法成功制备了不同掺杂浓度(0—7at.%)的ZnO:Ni薄膜.X射线衍射的θ-2θ和摇摆曲线扫描结果表明,5at.%Ni掺杂ZnO薄膜具有沿c轴方向最佳的择优取向生长特性,(002)衍射峰向大角度方向移动揭示了Ni杂质被掺入ZnO晶格中占据Zn位.ZnO:Ni薄膜具有较好的可见光透明特性,拟合发现薄膜的光学带隙随Ni掺杂量的增加由3.272 eV线性降低到3.253 eV.未掺杂薄膜在550 nm处呈现出一个绿色发光峰,掺入Ni杂质后薄膜主要表现了以430 nm为中心的蓝色发光,分析认为它们分别源于薄膜中O空位和Zn填隙缺陷发光. 关键词: ZnO:Ni薄膜 结构特性 光学带隙 光致发光  相似文献   

2.
高立  张建民 《物理学报》2010,59(2):1263-1267
利用射频磁控溅射(RF-MS)法在450℃玻璃基底上制备了Mg掺杂量分别为0.81at%,2.43at%和4.05at%的ZnO薄膜,对其微观结构、室温光致发光光谱(PL)、光学和电学性质进行了研究.结果发现,微量Mg掺杂ZnO薄膜晶体具有六方纤锌矿结构并保持高结晶质量;掺杂0.81at%和2.43at%Mg的ZnO薄膜室温PL谱中近带边发射(NBE)峰的短波方向出现了高能发射带与NBE峰同时存在;随着Mg掺杂量增加至4.05at%,这个高能发射带逐步将NBE峰掩盖.推测在Mg掺杂ZnO薄膜中,Mg2+替代Zn2+附近核外电子的能量增大并产生了一个高能级.而未被Mg2+替代的Zn2+周围的核外电子能量状态不变,带间能级依然存在,随着Mg掺杂量的增加处于高能级的电子数目逐步增加并占绝对优势.因此,ZnO薄膜随着Mg掺杂量增加薄膜禁带宽度增大,这是由于Mg掺杂后周围电子能量增大与Burstein-Moss效应共同作用的结果.另外,薄膜在可见光区域的平均透射率均大于85%,随着Mg掺杂量的增加,薄膜禁带宽度增大并在3.36—3.52eV内变化;Mg掺杂量为0.81at%,2.43at%和4.05at%时,薄膜电阻率分别为2.2×10-3,3.4×10-3和8.1×10-3Ω.cm.  相似文献   

3.
钟文武  刘发民  蔡鲁刚  丁芃  柳学全  李一 《物理学报》2011,60(11):118102-118102
采用水热合成法在预先生长的ZnO种子层的玻璃衬底上制备出Al和Sb共掺ZnO纳米棒有序阵列薄膜. 通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和选区电子衍射分析表明:所制备的薄膜由垂直于ZnO种子层的纳米棒组成, 呈单晶六角纤锌矿ZnO结构, 且沿[001]方向择优生长, 纳米棒的平均直径和长度分别为27.8 nm和1.02 μm. Al和Sb共掺ZnO纳米棒有序阵列薄膜的拉曼散射分析表明:相对于未掺杂ZnO薄膜的拉曼振动峰(580 cm-1), Al和Sb共掺ZnO阵列薄膜的E1(LO)振动模式存在拉曼位移. 当Al和Sb的掺杂量为3.0at%,4.0at%,5.0at%,6.0at%时, Al和Sb共掺ZnO阵列薄膜的拉曼振动峰的位移量分别为3,10,14,12 cm-1. E1 (LO) 振动模式位移是由Al和Sb掺杂ZnO产生的缺陷引起的. 室温光致发光结果表明:掺杂Al和Sb后, ZnO薄膜在545 nm处的发光强度减小,在414 nm处的发光强度增加. 这是由于掺杂Al和Sb后, ZnO薄膜中Zni缺陷增加, Oi缺陷减少引起的. 关键词: Al和Sb共掺ZnO薄膜 纳米棒有序阵列 结构表征 拉曼散射  相似文献   

4.
唐立丹  张跃 《物理学报》2008,57(2):1145-1149
采用NH3气氛处理直流/射频共溅射方法制得的ZnO:Al薄膜,从而获得Al+N共掺p型ZnO薄膜.XRD,场发射扫描电子显微镜测试及Hall效应测试发现,处理温度对ZnO薄膜的结构和电学性能具有较大的影响,其中处理温度为700℃时,薄膜具有较好的c轴择优取向,并且薄膜表面平整,结构紧密,晶粒大小均匀,无明显空洞和裂缝,具有良好的表面质量,晶粒尺寸约为40—60nm,薄膜的导电类型由n型转变为p型. 关键词: p型ZnO Al+N共掺杂 直流/射频共溅射  相似文献   

5.
利用射频磁控溅射在石英衬底上生长出铟磷共掺氧化锌薄膜(ZnO ∶ In,P),所用靶材为掺杂五氧化二磷(P2O5)和氧化铟(In2O3)的氧化锌(ZnO)陶瓷靶,掺杂质量分数分别为1.5%和0.3%,溅射气体为Ar和O2的混合气体。原生ZnO薄膜是绝缘的, 600 ℃退火5 min后导电类型为n型,而800 ℃退火5 min后为p型。p型ZnO薄膜的电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为12.4 Ω·cm, 1.6×1017 cm-3 和3.29 cm2·V-1·s-1。X射线衍射测量结果表明所有样品都只有(002)衍射峰,并与相同条件下生长的未掺杂ZnO相比向大角度方向偏移,意味着In和P都占据Zn位。XPS测试结果表明在共掺ZnO薄膜中P不是取代O而是取代Zn。因此,铟磷共掺ZnO薄膜中,In和P都取代Zn,并且PZn与2个锌空位(VZn)形成PZn-2VZn复合受主,薄膜表现为p型。  相似文献   

6.
利用H在ZnO中作为浅施主杂质的特性,研究了H掺杂对ZnO:Al透明导电薄膜特性的影响。通过降低ZnO:Al中Al的含量并同时引入H掺杂,解决了透明导电薄膜中高导电性与高透过率之间的矛盾。H的掺杂可以显著降低ZnO基透明导电薄膜的电阻率,这是由于H一方面作为施主可以提供电子从而提高了自由载流子浓度;另一方面与ZnO晶界中的O-结合降低了晶界势垒,提高了载流子迁移率。利用H掺杂,可以在Al掺杂量降低10倍的情况下,仍然能获得低电阻率(6.3×10-4 Ω·cm)的透明导电薄膜,同时其近红外波段(1 200 nm)透光率从64%提高到90%。这种具有高导电性和高透光性的透明导电薄膜可以应用于各类薄膜太阳能电池中以提升器件效率。  相似文献   

7.
选用纳米球刻蚀技术在蓝宝石(Al2O3)基底上制备350 nm聚苯乙烯(PS)微球密排掩模版,然后采用反应射频磁控溅射方法分别在PS/Al2O3和Al2O3基底上沉积氧化锌(ZnO)薄膜,去除掩模版的PS微球后,对经退火处理的两种样品进行X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察和荧光光谱测试。结果表明,在PS/Al2O3上生长的ZnO薄膜(样品1)的晶粒呈明显的蠕虫状,而直接在Al2O3基底上生长的ZnO薄膜(样品2)表面晶粒为不完全六棱台形状。样品2的结晶性能优于样品1,但是在362 nm附近样品1的近带边缘荧光发射峰强度比样品2的发射峰强43倍。  相似文献   

8.
罗晓东  狄国庆 《物理学报》2012,61(20):391-397
采用射频磁控溅射技术制备了Ge,Nb共掺杂的锐钛矿结构TiO2薄膜,详细探讨了薄膜的结构、电阻率及光学带隙等性质随Ge,Nb掺杂量、溅射功率和热处理温度等参数的变化,发现Ge,Nb共掺杂可以同时调节TiO2薄膜的光学带隙和电阻率.体积分数约为6%Nb和20%Ge的共掺杂TiO2薄膜电阻率由104Ω/cm减小至10-1Ω/cm,光学带隙由3.2 eV减小至1.9 eV.退火后掺杂TiO2薄膜不仅显示更低的电阻率,还表现出更强的可见-红外光吸收.结果表明,改变Ge,Nb的掺杂量和退火条件能够制备出电阻率和带隙都可调的TiO2薄膜.  相似文献   

9.
Zn1-xMgxO薄膜p型导电和光学性能   总被引:9,自引:9,他引:0       下载免费PDF全文
采用超声喷雾热分解(Ultrasonic Spray Pyrolysis,USP)方法,以醋酸锌、醋酸镁、醋酸铵、氯化铝的混合水溶液为前驱溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了ZnO,Zn0.81Mg0.19O,N-Al共掺杂ZnO和N-Al共掺杂Zn0.81Mg0.19O薄膜。以X射线衍射(XRD)、场发射-扫描电镜(FE-SEM)、霍尔效应(Hall-effect)、光致发光(Photoluminescence,PL)谱等手段研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性能、光学性能和带隙变化。电学测试结果表明,未掺杂ZnO及Zn0.81Mg0.19O薄膜为n型导电;而N-Al共掺杂ZnO和N-Al共掺杂Zn0.81Mg0.19O薄膜呈p型导电。Zn0.81Mg0.19O和N-Al共掺杂Zn0.81Mg0.19O(p型)薄膜在维持ZnO纤锌矿结构的前提下,光学带隙随Mg掺杂量增加而增大。初步结果显示,优化工艺参数下通过Mg掺杂制备光学带隙可调的p型Zn0.81Mg0.19O薄膜,对于试制Zn1-xMgxO基同质p-n结、短波长(紫外、深紫外)器件等方面有重要意义。  相似文献   

10.
利用射频磁控溅射法(MS.RF)在玻璃基片上制备了不同掺杂浓度的ZnO:Sb薄膜.借助X射线衍射仪(XRD)、透射光谱、光致发光谱(PL)和拉曼散射光谱(Raman)等手段研究了Sb掺杂浓度对ZnO薄膜的微结构、光致发光和拉曼特性的影响.结果表明:所有样品均呈现ZnO六角纤锌矿结构且具有高度C轴择优取向;在Sb掺杂ZnO薄膜的拉曼光谱中观察到位于532cm^-1的振动模式,结合XRD分析认为此峰归因于Sb替代Zn位且与0成键的局域振动模式(LVMSb--O);光致发光谱测试发现,仅在ZnO:Sb薄膜中观察到位于3.11eV附近的紫光发射峰,结合拉曼光谱分析认为此峰与XbZn-O复合体缺陷相关.  相似文献   

11.
钟文武  刘发民  蔡鲁刚  周传仓  丁芃  张嬛 《中国物理 B》2010,19(10):107306-107306
ZnO thin films co-doped with Al and Sb with different concentrations and a fixed molar ratio of AlCl3 to SbCl3 at 1:2, are prepared by a sol--gel spin-coating method on glass annealed at 550 ℃ for 2 h in air. The x-ray diffraction results confirm that the ZnO thin films co-doped with Al and Sb are of wurtzite hexagonal ZnO with a very small distortion, and the biaxial stresses are 1.03×108, 3.26×108, 5.23×108, and 6.97×108 Pa, corresponding to those of the ZnO thin films co-doped with Al and Sb in concentrations of 1.5, 3.0, 4.5, 6.0 at% respectively. The optical properties reveal that the ZnO thin films co-doped with Al and Sb have obviously enhanced transmittance in the visible region. The electrical properties show that ZnO thin film co-doped with Al and Sb in a concentration of 1.5 at% has a lowest resistivity of 2.5Ω·cm.  相似文献   

12.
Transparent conductive tin-doped indium oxide (In2O3:Sn, ITO) thin films with various Sn-doping concentrations have been prepared using the low cost reactive thermal evaporation (RTE) technique at a low growth temperature of ~160 °C. The structural characteristics, optical and electrical properties of the ITO thin films were investigated. These polycrystalline ITO films exhibited preferential orientation along (222) plane and possessed low resistivities ranging from 3.51 to 5.71 × 10?4 Ω cm. The decreased mobility was attributed to the scattering by ionized and neutral impurities at high doping concentrations. The optimized ITO thin film deposited with 6.0 wt% Sn-doping concentration exhibited a high average transparency of 87 % in the wavelength range of 380–900 nm and a low resistivity of 3.74 × 10?4 Ω cm with a high Hall mobility of 47 cm2 V?1s?1. A hydrogenated amorphous silicon and silicon–germanium (a-Si:H/a-SiGe:H) double-junction solar cell fabricated with the RTE-grown ITO electrodes presented a conversion efficiency of 10.51 %.  相似文献   

13.
杨帆  马瑾  孔令沂  栾彩娜  朱振 《物理学报》2009,58(10):7079-7082
采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石(0001)衬底上制备出了Ga2(1-xIn2xO3x=01—09)薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明:当In组分x=02时,样品为单斜β-Ga2O3结构;x=05的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善 关键词: 金属有机物化学气相沉积 2(1-x)In2xO3薄膜')" href="#">Ga2(1-xIn2xO3薄膜 蓝宝石衬底 退火  相似文献   

14.
The different contents (0 wt.%, 1 wt.%, 3 wt.% and 5 wt.%) of Nd @CdS films were casted using spray pyrolysis deposition procedure. The preferential orientation of crystallites along (002) for all films was noted by XRD profiles. The mean crystalline size (Davg), strain (ɛavg) and dislocation density (δavg) have also been evaluated using XRD results and discussed. The spherical shape morphology of nanoscale particles of Nd@CdS films were analyzed by FE-SEM, exhibits the increased grain sizes with Nd doping concentration. The optical band gaps (2.4–2.36 eV) were found to be decreased with increasing Nd doping content upto (3 wt.%) and increased at 5 wt.% The PL profile displays a stout intensity peak observed at 532 nm and week emission band at 638 nm. The dielectric constant, loss and loss tangent of pristine and Nd@CdS thin films were investigated by dielectric measurements. The optimum values of non-linear refractive index 1.06 × 10−10, 4.41 × 10−11, 3.44 × 10−11 and 1.85 × 10−10 were observed for Nd content varies from pristine to 5 wt.% respectively. Furthermore, optimum non-linear susceptibility values 7.31 × 10−12, 1.079 × 10−12, 4.53 × 10−13 and 1.36 × 10−11 were observed for 0, 1, 3 and 5 wt.% of Nd contents respectively in CdS. Such type of characteristics of Nd doped CdS thin films can be useful for optical devices.  相似文献   

15.
何萌  刘国珍  仇杰  邢杰  吕惠宾 《物理学报》2008,57(2):1236-1240
采用激光分子束外延技术,利用两步法,在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示, TiN薄膜材料表面光滑,在10 μm×10 μm范围内,均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示,TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10-5Ω·cm,迁移率达到5830 cm2/V·S,表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明,高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底 关键词: 激光分子束外延 TiN单晶薄膜 外延生长  相似文献   

16.
蓝宝石光纤端面上ZnO薄膜的制备及其温变光学特性   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
介绍了利用电子束蒸发技术在蓝宝石光纤端面上生长具有良好表面形貌和晶体结构的ZnO薄膜方法.不同测试温度(室温至773 K)条件下的透射光谱显示,蒸镀在蓝宝石光纤端面上的ZnO薄膜,其光学吸收边随温度升高而发生红移现象,且禁带宽度和热力学温度之间满足EgT)=340-491×10-4T的关系.这为今后进一步利用ZnO薄膜的禁带宽度检测相应的环境温度,研制以ZnO薄膜为敏感材料的新型宽量程光纤温度传感器打下了良好的基础. 关键词: ZnO薄膜 蓝宝石光纤 光学吸收边 光纤温度传感器  相似文献   

17.
冯倩  王峰祥  郝跃 《物理学报》2004,53(10):3587-3590
利用高精度x射线衍射和拉曼散射光谱,对MOCVD生长的不同Mg掺杂量的AlGaN薄膜的c轴 晶格常数、摇摆曲线和拉曼频移进行测量发现:当Mg掺杂剂量较小时,E2模式向 低频方向漂移表明张力应力有所增加,但是摇摆曲线和A1(LO)模式半高宽减小表 明薄膜质量有所提高;随着Mg掺杂剂量的增加,E2模式反向漂移表明此时薄膜中 存在压力应力,同时薄膜质量有所下降.最后根据拉曼频移和应力改变进行拟合得出相应的 线性表达式为Δσ=-0298+0562·ΔE. 关键词: AlGaN:Mg 异质外延 x射线衍射 拉曼散射  相似文献   

18.
张治国  刘天伟  徐军  邓新禄  董闯 《物理学报》2005,54(7):3257-3262
采用静电探针技术对微波电子回旋共振(MW-ECR) 等离子体进行了诊断,利用等离子体增强 非平衡磁控溅射(PE-UMS)法在常温下制备了Zr-N薄膜, 通过EPMA,XRD,显微硬度对膜的 结构和性能进行评价.实验结果表明,随氮气流量增加,总的等离子体密度从807×109c m-3增加到831×109cm-3然后逐渐减小为752×10 9cm-3;而N2+密度则从312×108< /sup>cm-3线性递增到335×109cm-3;电子温度变化 不大.对薄膜而言,随N2+密度增大,样品中氮含量增加,而晶粒逐 渐变小,当样品中N/ Zr原子比达到14时,薄膜中出现亚稳态的Zr3N4相以及非晶相, 在更高氮流量下,整 个薄膜转变为非晶态.与此相应,薄膜硬度由最初的225GPa增大到2678GPa 然后逐渐减 小到1982GPa. 关键词: 氮化锆薄膜 ECR等离子体 磁控溅射 诊断  相似文献   

19.
G. Turgut 《哲学杂志》2015,95(14):1607-1625
In the present work, an investigation study on the crystal structure, surface morphology, electrical conductivity and optical transparency of spray-deposited Pr-doped SnO2 was made as a function of Pr doping content. The X-ray diffraction studies indicated that the films were grown at the (2 1 1) preferential orientation. The values of crystallite size and strain were determined using Williamson–Hall method and they varied between 71.47 and 208.76 nm, and 1.98 × 10?3 – 2.78 × 10?3. As seen from Scanning Electron Microscope micrographs, the films were composed of homogenous dispersed pyramidal-shaped grains. The n-type conductivity of films was confirmed with Hall Effect measurements, and the best electrical parameters were found for 3 at.% Pr doping level. The highest optical band gap and transmittance values were observed for undoped SnO2 sample. The highest figure of merit (Φ), which is a significant parameter to interpret the usage efficiency of conductive and transparent materials in the optoelectronic and solar cell applications, was calculated to be 2.85 × 10?5 Ω?1 for 1 at.% Pr doping content. As a result of this study, it may be concluded that Pr-doped SnO2 films with above properties can be used as a transparent conductor in various optoelectronic applications.  相似文献   

20.
金属Fe薄膜的PLD制备及其非线性光学性质研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
采用脉冲激光沉积(PLD)技术在MgO基片上制备了金属Fe薄膜.利用原子力显微镜研究了不同制备温度对薄膜表面形貌的影响.x射线衍射分析表明沉积温度大于500℃时,Fe薄膜在MgO基片上有很好的结晶性,并有单一取向.通过z扫描方法测量了超薄Fe膜的光学非线性,得到了Fe薄膜的非线性折射率n2=709×10-5cm2/ kW,非线性吸收系数 β=-552×10-3cm/W. 关键词: Fe薄膜 非线性 脉冲激光沉积  相似文献   

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