溅射气氛对RF反应磁控溅射制备ZnO薄膜微结构及光致发光特性的影响

用射频反应磁控溅射法在不同溅射压强和氩氧比下制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了溅射压强和氩氧比对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示,所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,具有沿c轴的择优取向;溅射压强P=0.6Pa,氩氧比Ar/O2=20/5.5sccm时,(002)晶面衍射峰强度和平均晶粒尺寸较大,(O02)XRD峰半峰全宽(FWHM)最小,光致发光紫外峰强度最强。     

RF磁控溅射条件对ZnO薄膜结构的影响

采用RF磁控溅射法在Si（001）衬底上制备ZnO薄膜。研究发现了工作中溅射频率、氧气和氩气流量比对样品结构的影响。样品的XRD图谱显示了强的（002）ZnO衍射峰，表明ZnO薄膜为c轴高取向生长。比较不同条件下制备的ZnO薄膜，研究发现当氧气和氩气的流量比相同时，随着溅射功率的增加，样品的（002）衍射峰增强，半高全宽变小。而当溅射功率相同时，随着氧气和氩气的流量比增加，样品的（002）衍射峰也增强，半高全宽同样变小。此外，本文还分析了溅射工艺和薄膜晶体质量之间关系，发现在相同的功率条件下，溅射率低时晶粒尺寸更大且薄膜的结晶性更好。     

Hg1-xCdxTe/Cd1-zZnzTe的X射线反射率及半峰全宽的动力学研究

X射线衍射摇摆曲线的计算机模拟是一种获得材料晶体质量参量的有效方法，其中材料本征摇摆曲线的计算是计算机模拟的基础。用X射线动力学理论计算了Hg1-xCdxTe和Cd1-zZnzTe本征反射率曲线，并研究了组分、膜厚分别对本征反射率和半峰全宽的影响。结果表明Hg1-xCdxTe和Cd1-zZnzTe的本征反射率和半峰全宽与材料组分和厚度有明显的依赖关系，且该依赖关系取决于X射线在材料中的散射和吸收的相对强弱。薄膜的厚度也是直接影响本征摇摆曲线峰形、半峰全宽和反射率的重要因素，当薄膜厚度小于穿透深度时，表征本征反射率曲线的各个参量均与薄膜厚度有直接的关系。对于(333)衍射面，碲镉汞材料厚度大于7μm后，本征反射率和半峰全宽将不再发生明显变化。     

光学材料 光学晶体、液晶

O722 2005053902 Hg1-xCdxTe／Cd1-zZnzTe的X射线反射率及半峰全宽的动 力学研究=X-ray reflectivities and FWHM of Hg1-x CdxTe／Cd1-zZnz Te materials[刊,中]／王庆学(中科院上海 技物所半导体材料与器件研究中心．上海(200083)),杨建 荣…∥光学学报．-2005,25(5)．-712-716 用X射线动力学理论计算了Hg1-xCdxTe／Cd1-zZnzTe 本征反射率曲线,研究了组分、膜厚分别对本征反射率和 半峰全宽的影响。结果表明Hg1-xCdxTe和Cd1-zZnzTe的 本征反射率和半峰全宽与材料组分和厚度有明显的依赖 关系,且该依赖关系取决于X射线在材料中的散射和吸收 的相对强弱。薄膜的厚度也是直接影响本征摇摆曲线峰 形、半峰全宽和反射率的重要因素,当薄膜厚度小于穿透 深度时,表征本征反射率曲线的各个参量均与薄膜厚度有 直接的关系。对于(333)衍射面,碲镉汞材料厚度大于7 μm后,本征反射率和半峰全宽将不再发生明显变化。图6 参13(杨妹清)     

用不同的Mo靶溅射功率制备Mo/Si多层膜

 用磁控溅射法制备了周期厚度和周期数均相同的Mo/Si多层膜，用原子力显微镜和小角X射线衍射分别研究了Mo靶溅射功率不相同时，Mo/Si多层膜表面形貌和晶相的变化。随后在国家同步辐射实验室测量了Mo/Si多层膜的软X射线反射率。研究发现，随着Mo靶溅射功率的增大，Mo/Si多层膜的表面粗糙度增加，Mo的特征X射线衍射峰也增强，Mo/Si多层膜的软X射线峰值反射率先增大后减小。     

射频溅射功率对AZO薄膜结构及光电特性和热稳定性的影响

采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、紫外-可见分光光度计、方块电阻测试仪和台阶仪对不同溅射功率下Al掺杂ZnO薄膜的结晶、光学、电学性能、沉积速率以及热稳定性进行了研究。研究结果表明:不同溅射功率下沉积的AZO薄膜具有六角纤锌矿结构,均呈c轴择优取向;(002)衍射峰强和薄膜的结晶度随溅射功率的提高逐渐增强;随溅射功率的提高,AZO薄膜的透射率有所下降,但在可见光(380～780nm)范围内平均透射率仍80%;薄膜的方块电阻随溅射功率的增加逐渐减小;功率为160～200W时,薄膜的热稳定性最好,升温前后方块电阻变化率为13%。     

等离子MOCVD系统生长ZnO薄膜掺N2和掺NH3特性比较

利用MOCVD方法生长了高质量的ZnO薄膜材料,分别通过N2和NH3对c面和R面蓝宝石衬底上生长的ZnO薄膜材料进行了掺杂行为研究.掺N2时,X射线衍射半峰全宽仅为0.148°,室温光荧光发光峰位于3.29eV,半峰全宽～100meV,电阻率由0.65 Ω·cm增大到5×l04Ω·cm.掺NH3时,X射线衍射峰半峰全宽0.50°,样品为弱p型,电阻率为102Ω·cm,载流子浓度为1.69×1016 cm-3.同时我们还观察到弱p型材料很容易退化成n型高阻材料.     

氧分压对PLD制备ZnO薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Si(100)衬底上制备出高度c轴取向的ZnO薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱,扫描电镜(SEM)和室温光致发光(PL)光谱的测量,研究了生长气氛压强的改变对薄膜结构和光致发光的影响。实验结果表明,当氧压从10Pa升高到100Pa时ZnO(002)衍射峰的半峰全宽(FWHM)增大。可以认为这是由于较高的氧压下,到达衬底表面的离子动能减小。这样部分离子没有足够的能量迁移到生长较快的(002)面,c轴取向变差,导致(002)衍射峰的强度降低,半峰全宽增大。随着氧压增大,紫外发光强度增强。这可能是氧压变大,薄膜的化学配比升高,说明化学配比对UV发光的影响要大于薄膜微结构的影响。改变氧气压强对薄膜的表面形貌也有较大的影响。     

溅射气压对X射线多层膜反射率的影响

本文在不同的溅射气压的情况下制备了具有相同结构参量的Mo/Si多层膜,测出了其对应的小角度X衍射曲线,在北京同步辐射实验室测量了多层膜的软X射线反射率.小角X射线衍射谱表明:随着溅射气压升高,多层膜的小角X射线衍射曲线的高次峰的峰高急剧变小,半峰宽变大.反射率测量结果也表明:多层膜的X射线反射率随溅射气压的升高而急剧降低.     

Au/SiO2纳米复合型材料的光吸收性质

在室温下用离子束溅射沉积工艺在石英基材上生成Au-SiO2复合薄膜。把生成薄膜从500~900℃(分别保温5 min)分五个不同温度进行退火处理。用X光衍射方法(XRD)对薄膜结构进行了测试,得到Au-SiO2纳米复合薄膜未退火(as-dep)和退火后的X射线衍射谱;透射电子显微镜(TEM)观察了经过700℃退火处理复合薄膜中Au粒子在薄膜中分布状态和颗粒大小。用分光计测试薄膜光吸收特性,吸收光谱范围为190~1000 nm,发现退火温度从500~700℃,光谱吸收峰有明显红移存在,而在更高温度吸收峰的位置和强度几乎都不变。这与X射线衍射检测吻合。并用德鲁特(Drude)模型给于理论解释。     

玉米蛋白质基底上射频磁控溅射法制备ZnO薄膜

采用射频磁控溅射方法在蛋白质基底上成功地制备了ZnO薄膜,研究了不同靶基距、氩氧比和溅射功率条件对ZnO薄膜性质的影响。结果表明,较小的靶基距有助于ZnO薄膜的c轴择优取向生长。我们还发现,沉积于玉米蛋白质基底的ZnO薄膜存在不同程度的张应力,当Ar/（Ar+O₂）为0.7时,ZnO薄膜内的张应力最小。ZnO近带边发光峰有不同程度的红移,我们认为,这是由于晶界势垒和氧空位V_o造成的。随着溅射功率的增大,薄膜生长速率显著加快,晶粒尺寸增大,ZnO的近带边发光峰位逐渐趋向于理论值。     

靶压对磁控溅射GeC薄膜折射率的影响

采用磁控溅射技术,以碳氢气体和氩气为工作气体,在Ge基底上制备了GeC薄膜。研究了靶压对薄膜折射率的影响,发现在较高的靶压下制备的GeC薄膜具有较低的折射率,而在较低的靶压下则得到了高折射率的薄膜。通过控制溅射靶压,制备了折射率在2．5～3．8之间可变的GeC薄膜。利用拉曼光谱研究了GeC薄膜的结构。薄膜样品的硬度测试表明,较低折射率的GeC薄膜具有较高的硬度。     

Structure,phase evolution and properties of Ta films deposited using hybrid high-power pulsed and DC magnetron co-sputtering

Crystalline phase and microstructure control are critical for obtaining desired properties of Ta films deposited by magnetron sputtering. Structure, phase evolution and properties of Ta films deposited by using hybrid high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) and direct current magnetron sputtering (DCMS) under different fractions of DCMS power were investigated, where Ta ion to Ta neutral ratios of the deposition flux were changed. The results revealed that the number of Ta ions arriving on the substrate/growing film plays an important role in structure and phase evolution of Ta films. It can effectively avoid the unstable arc discharge under low pressure and show a higher deposition rate by combining HiPIMS and DCMS compared with only HiPIMS. Meanwhile, the high hardness α -Ta films can be directly deposited by hybrid co-sputtering compared to those prepared by DCMS. In the co-sputtering technology, pure α -Ta phase films with extremely fine, dense and uniform crystal grains were obtained, which showed smooth surface roughness (3.22 nm), low resistivity (38.98 μΩ · cm) and abnormal high hardness (17.64 GPa).     

High Reflection Ge_(0.45)Te_(0.55) Recording Films

ＨｉｇｈＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＧｅ０．４５Ｔｅ０．５５ＲｅｃｏｒｄｉｎｇＦｉｌｍｓＬＩＵＨｕｉｙｏｎｇＪＩＡＮＧＦｕｓｏｎｇＭＥＮＬｉｑｉｕＦＡＮＺｈｅｎｇｘｉｕＧＡＮＦｕｘｉ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ＆ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉ...     

不同衬底和CdCl2退火对磁控溅射CdS薄膜性能的影响

在科宁7059玻璃, FTO, ITO, AZO四种衬底上磁控溅射CdS薄膜, 并在CdCl₂+干燥空气380 ℃退火, 分别研究了不同衬底和退火工艺对CdS薄膜形貌、结构和光学性能的影响. 扫描电子显微镜形貌表明: 不同衬底原位溅射CdS薄膜的形貌不同, 退火后相应CdS薄膜的晶粒度和表面粗糙度明显增大. XRD衍射图谱表明: 不同衬底原位溅射和退火CdS薄膜均为六角相和立方相的混相结构, 退火前后科宁7059玻璃, FTO, AZO衬底上CdS薄膜有 H(002)/C(111) 最强衍射峰, ITO衬底原位溅射CdS薄膜没有明显的最强衍射峰, 退火后出现 H(002)/(111) 最强衍射峰. 紫外-可见分光光度计分析表明: AZO, FTO, ITO, 科宁7059玻璃衬底CdS薄膜的可见光平均透过率依次减小, 退火后相应衬底CdS薄膜的可见光平均透过率增大, 光学吸收系数降低; 退火显著增大了不同衬底CdS薄膜的光学带隙. 分析得出: 上述结果是由于不同衬底类型和退火工艺对CdS多晶薄膜的形貌、结构和带尾态掺杂浓度改变的结果. 关键词： CdS薄膜 磁控溅射 退火再结晶 带尾态     

磁控溅射制备ZnO薄膜的受激发射特性的研究

用射频磁控反应溅射法在二氧化硅衬底上制备ZnO薄膜。得到了在不同温度下ZnO薄膜的吸收与光致发光。观测到了纵光学波 (LO)声子吸收峰与自由激子吸收峰 ;室温 (30 0K)下 ,PL谱中仅有自由激子发光峰。这些结果证实了ZnO薄膜具有较高的质量。探讨了变温ZnO薄膜的发光特性。研究了ZnO薄膜的受激发射特性。     

感应耦合等离子体增强射频磁控溅射沉积ZrN薄膜及其性能研究

利用感应耦合等离子体(ICP)增强射频磁控溅射技术在Si(111)片和M2钢表面制备了ZrN薄膜,研究了基片的温度和ICP功率对ZrN薄膜的结构以及性能影响.研究发现：在基片温度≤300℃沉积的ZrN薄膜择优取向为(111);基片温度达到450℃时薄膜出现ZrN(200)衍射峰,ZrN(111)晶面的织构系数明显降低.传统磁控溅射沉积薄膜为柱状结构,当ICP为200 W,基片温度为300℃时沉积薄膜中柱状晶体消失;随着基片温度的升高,N/Zr元素比例降低,并且薄膜的电阻率下降;相对于传统溅射,ICP增强射 关键词： 感应耦合等离子体 磁控溅射 ZrN 微结构     

射频磁控溅射法制备SnS_2薄膜结构和光学特性的研究

采用射频磁控溅射法溅射SnS_2靶,在玻璃基片上以不同射频功率和氩气压强制备一系列薄膜样品,研究了不同工艺条件对薄膜特性的影响。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对薄膜样品的晶体结构和物相进行表征分析。利用X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)对SnS_2薄膜的化学组分、光学特性等进行测试,计算或分析了SnS_2薄膜样品的组分原子比、光学常数和光学带隙。结果表明:制备SnS_2薄膜的最佳工艺条件为射频功率60 W、氩气压强0.5 Pa。在该条件下,所制备的SnS_2薄膜沿(001)晶面择优取向生长,可见光透过率和折射率较高,消光系数较小,直接带隙为2.81 e V。在此基础上,进一步制备了n-SnS_2/p-Si异质结器件。器件具有良好的整流特性及弱光伏特性,反向光电流随光照强度的增加而增大。器件的光电导机制是由SnS_2禁带中陷阱中心的指数分布所控制。     

Influence of deposition pressure and power on characteristics of RF-Sputtered Mo films and investigation of sodium diffusion in the films

Mo films deposited by DC sputtering are widely used as back contact in CIGS and CZTS based thin film solar cells. However, there have been only a few studies on the deposition of Mo films by RF sputtering method. In this context, Mo films on SLG substrates were prepared as a function of deposition pressure and power by using RF magnetron sputtering method to contribute to this shortcoming. Mo films were deposited at 250 °C substrate temperature by using 20, 15, 10 mTorr Ar pressures at 120 W RF power and 10 mTorr Ar pressure at 100 W RF power. Structural, morphological and reflectivity properties of RF-sputtered Mo films were clarified by XRD, AFM, FE-SEM and UV–Vis measurements. In addition, due to sodium incorporation from SLG substrate to the absorber layer through Mo back contact layer is so essential in terms of improving the conversion efficiency values of CIGS and CZTS thin film solar cell devices, the effects of Na diffusion in the films were analyzed with SIMS depth profile. The electrical properties of the films such as mobility, carrier density and resistivity were determined by Hall Effect measurements. It was found that Mo films prepared at 120 W, 10 mtorr and 250 °C substrate temperature and then annealed at 500 °C for 30 min, had resistivity as low as 10⁻⁵ Ω cm, as well as higher amount of Na incorporation than other films.