Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的制备和特性研究

β-Ga₂O₃是一种宽带隙半导体材料,能带宽度E_g≈5.0eV,在光学和光电子学领域有广泛的应用。用射频磁控溅射方法在Si衬底和远紫外光学石英玻璃衬底制备了本征β-Ga₂O₃薄膜及Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜,用紫外 可见分光光度计、X射线衍射仪、荧光分光光度计对本征β-Ga₂O₃薄膜及Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的光学透过、光学吸收、结构和光致发光进行了测量,研究了Zn掺杂和热退火对薄膜结构和光学性质的影响。退火后的β-Ga₂O₃薄膜为多晶结构,与本征β-Ga₂O₃薄膜相比,Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的β-Ga₂O₃(111)衍射峰强度变小,结晶性变差,衍射峰位从35.69°减小至35.66°。退火后的Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的光学带隙变窄,光学透过降低,光学吸收增强,出现了近边吸收,薄膜的紫外、蓝光及绿光发射增强。表明退火后Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜中的Zn原子被激活充当受主。     

Cu掺杂Ga2O3薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射和N2气氛退火处理制备了多晶Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪对Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明,Cu掺杂后Ga2O3薄膜的结晶质量变差,透过率明显降低,吸收率增加,光学带隙减小.本征Ga2O3薄膜在紫外、蓝光和绿光出现了发光带,Cu掺杂后紫外和蓝光发射增强,且在475nm处出现了一个新的发光峰.     

射频磁控溅射法制备N掺杂β-Ga2O3薄膜的光学特性

在不同氨分压比(0～30％)下,用射频磁控溅射法在玻璃和硅衬底上制备了N掺杂β-Ga2O3薄膜.研究了氨分压比和退火对薄膜光学和结构特性的影响.N掺杂β-Ga2O3薄膜的微结构、光学透过率、光学吸收和光学带隙随着氨分压比的增加发生了显著变化.观察到了绿光、蓝光和紫外发光带,并对每个发光带进行了讨论.     

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     

Cu掺杂Ga2O3薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射和N₂气氛退火处理制备了多晶Ga₂O₃薄膜和Cu掺杂Ga₂O₃薄膜.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪对Ga₂O₃薄膜和Cu掺杂Ga₂O₃薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明,Cu掺杂后Ga₂O₃薄膜的结晶质量变差,透过率明显降低,吸收率增加,光学带隙减小.本征Ga₂O₃薄膜在紫外、蓝光和绿光出现了发光带,Cu掺杂后紫外和蓝光发射增强,且在475 nm 处出现了一个新的发光峰.     

NH_3-Ar气氛下制备的Zn_3N_2薄膜的结构和光学性能(英文)

Zn3N2是一种宽带隙半导体材料,在温度高于400°C氧化可生成p型ZnO:N,p型ZnO:N在电子学和光电子学领域有广泛的应用.在NH3-Ar气氛下,用RF磁控溅射金属Zn靶在玻璃衬底上室温制备了Zn3N2薄膜.用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子谱分析仪、荧光分光光度计对Zn3N2薄膜的光学透过、光学吸收、结构、化学键态和光致发光进行了测量,研究了NH3分压对Zn3N2薄膜的结构和光学特性的影响.XRD分析表明Zn3N2薄膜呈现多晶结构,具有(321)择优取向,Zn3N2(321)衍射峰强度随NH3分压增加而增强.在NH3分压5%～10%制备的Zn3N2薄膜有较低透过率,透过率随NH3分压增加而提高.Zn3N2薄膜是间接带隙半导体,当NH3分压从5%变化到25%时,光学带隙从2.33eV升高到2.70eV.XPS分析表明Zn3N2薄膜在潮湿空气中容易水解.室温下Zn3N2薄膜在437nm和459nm波长出现了发光峰.     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2(1-χ)In2χO3薄膜的结构及光电性能研究

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-χ)In2χO3(χ=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χ=0.2时,样品为单斜β-Ga2O3,结构;χ=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,由非晶结构转变为具有(222)单一取向的立方In2O3结构;对于χ=0.8,薄膜为立方In2O3,结构,退火后薄膜的晶体质量得到提高.在可见光区薄膜本身的透过率均达到了85%以上,带隙宽度随样品中Ga含量的改变在3.76-4.43 eV之间变化,且经退火处理后带隙宽度明显增大.     

后退火时间对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

第三代半导体β-Ga₂O₃因其优异的性质在近年来备受国内外的关注,而获得质量较好的β-Ga₂O₃薄膜也就成了其广泛应用的关键.本文采用射频磁控溅射方法,以C面蓝宝石(Al₂O₃)为衬底制备β-Ga₂O₃薄膜,并研究后退火工艺中退火时间对制得的β-Ga₂O₃薄膜材料的影响. XRD和AFM表征结果表明,随着退火时间的增加,薄膜的衍射峰强度表现为先增大后减小再增大的特性,半峰宽为先增大后减小,而晶粒尺寸与半峰宽相反;薄膜表面粗糙程度呈现先下降后上升的趋势.另外,利用积分球式分光光度计测试了薄膜的光学特性,结果表明薄膜的吸收光谱存在两个吸收峰值,分别位于250 nm和300 nm附近处,在深紫外区域有较好的吸收特性.     

脉冲激光沉积制备MgxNi1-xO合金薄膜的表征及光学性质研究

应用脉冲激光沉积(PLD)技术,固定脉冲激光能量密度为5 J/cm2,调节薄膜生长基底温度为300~700 ℃,制备了系列Mg_xNi_1-xO合金薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微术(AFM)等表征分析手段,详细分析了薄膜的成分及组织,研究了退火处理对样品的影响。通过UV-Vis分光光度计研究了透射光谱,结合理论计算了光学带隙宽度。结果表明:薄膜由非晶及多晶构成,紫外吸收边约为290 nm, 接近日盲波段的上限; 衬底温度为500 ℃、激光脉冲能量密度为5 J/cm2时生长的薄膜在短波部分吸收强烈,而长波部分几乎不吸收,有利于紫外探测; 退火处理改善了样品表面质量, 但不能有效拓宽光学带隙。     

氧分压对溅射制备氧化镓薄膜结构及光学带隙的影响

在不同氧分压η(η=O2/[Ar+O2])实验条件下,通过直流反应溅射制备了氧化镓薄膜,然后在真空环境下进行高温再结晶热处理.用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)研究了氧分压η对光学带隙Eg的影响.X射线衍射(XRD)和共聚焦拉曼散射光谱(Raman Scattering)分析显示:经900℃高温热处理后,薄膜呈结晶β相氧化镓,且晶粒尺寸随着氧分压的逐渐增加而变大.室温下由UV-Vis测试薄膜透过率并利用Tauc公式计算得到样品的光学带隙Eg在4.68—4.85 eV之间,且随氧分压η的逐渐增加而变大.     

溅射制备Ge,Nb共掺杂窄光学带隙和低电阻率的TiO2薄膜

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.     

退火处理对ZnS薄膜的结构和光学性质的影响

在200 ℃下利用激光沉积技术分别在玻璃和Si(100)上沉积制备了ZnS薄膜,并在300,400,500 ℃下退火1 h。用X射线衍射(XRD)仪、紫外/可见光/近红外分光光度计、台阶仪和原子力显微镜(AFM)分别对不同衬底上样品的特征进行了观察。结果表明,玻璃上的ZnS薄膜只在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长。在可见光范围内透射率为60%~90%。计算显示薄膜的光学带隙在3.46~3.53 eV之间,其小于体材料带隙的原因在于硫元素的缺失。根据光学带隙判断薄膜是单晶立方结构的β-ZnS。Si(100)上生长的是多晶ZnS薄膜:500 ℃下退火后,表面也比未退火表面更加平整致密,变化规律与ZnS/glass的类似。说明高温下退火可以有效地促进晶粒的结合并改善薄膜质量。     

溶胶-凝胶旋涂法制备In-N共掺ZnO薄膜及其光学性能研究

ZnO是目前使用广泛的半导体材料,但本征ZnO存着在一定的缺陷,现通过溶胶-凝胶旋涂法分别以乙酸锌(Zn(CH_3COO)_2·2H_2O)为锌源、硝酸铟(In(NO_3)_3·H_2O)为铟源、氯化铵(NH_4Cl)为氮源制备了 In-N共掺的ZnO薄膜,由此来改善其相关性能。所制备样品的晶格结构、表面形貌、光学透过率及光学带隙分别通过X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UVVis)来进行表征和分析。结果表明:随着N掺杂量的增加,In-N共掺ZnO薄膜的结晶度有了明显的改善,晶粒大小均匀且尺寸逐渐减小,光透过率逐渐增加,相比于单掺样品禁带宽度减小。当N掺杂量为8.0 at%时,ZnO薄膜的晶粒尺寸及分布最为均匀、表面平整、光透过率达90%、禁带宽度轻微减小,所形成的薄膜质量最好。     

P型Cd1-xZnxTe薄膜的制备及性质研究

采用Cu对共蒸发法制备的Cd1-xZnxTe薄膜进行p型掺杂。用X射线荧光、X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见分光光度计、热探针、四探针和台阶仪研究了不同Cu掺杂浓度下Cd1-xZnxTe薄膜退火前后的组分、结构、形貌、光学性质及电学性质的变化。结果表明掺Cu 10%的薄膜在退火后导电类型由P型转变为N型、电阻率增大了几个数量级;掺铜20%的样品退火后导电类型和电阻率未发生明显改变,退火后薄膜表面较为均匀完整;掺铜30%的薄膜透过率显著下降到10%以下,退火前后均为P型薄膜。     

真空热退火温度对单相Ag2O薄膜微结构和光学性质的影响

利用直流磁控反应溅射技术在玻璃衬底上沉积了单相Ag₂O薄膜,并采用真空热退火对单相Ag₂O薄膜在不同热退火温度 (T _{A) 下进行了1 h热处理.利用X射线衍射谱、扫描电子显微镜和分光光度计研究了 T A对单相Ag2O薄膜微结构和光学性质的影响.研究结果表明, T}A= 300 ℃ 时Ag₂O薄膜中开始出现Ag纳米颗粒,且随着 T _{A的升高薄膜中Ag的含量 关键词： 2}O薄膜')" href="#">Ag₂O薄膜 热退火温度 微结构 光学性质     

纳米ZnO和ZnO-SiO2复合薄膜的光学性质研究

通过溶胶凝胶(sol-gel)法分别在玻璃衬底上制备了ZnO纳米薄膜和ZnO-SiO2纳米复合薄膜,并利用紫外.可见光分光光度计对薄膜的光学性能进行了分析.可见光一紫外透射谱显示,随着Zn0溶胶浓度从0.7 mol/L降低到0.006 mol/L,制备的ZnO薄膜从只出现一个380 nm(对应的光学禁带宽度为3.27 eV)左右的吸收边到在380和320nm(对应的光学禁带宽度为3.76 ev)左右各出现一个吸收边,并且随着ZnO溶胶浓度的降低,在380-320 nm波段内的透过率明显提高.而ZnO-SiO2复合薄膜只在310 nm左右出现一个吸收边.SiOO2的包覆宽化了ZnO的禁带宽度,包覆后的禁带宽度可达到3.87 ev.     

Bi3.15Eu0.85Ti3O12铁电薄膜的结构与光学性能

采用化学溶液沉积法在石英衬底上制备了Bi_3.15Eu_0.85Ti₃O₁₂ (BEuT) 铁电薄膜,研究了 BEuT薄膜的结构和光学性能。XRD结果表明,不同温度退火的BEuT皆形成铋层状钙钛矿型结构,其晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,与SEM观察结果一致。对BEuT薄膜的拉曼光谱研究表明,Eu³⁺主要取代钙钛矿层中的Bi³⁺位。光学透过率曲线显示,在大于500 nm的波段,各BEuT薄膜的透过率均比较高,其禁带宽度约为 3.69 eV。BEuT薄膜的发光随着退火温度的升高而增强,这可归因于其结晶状况的改善。     

由缺陷引起的Burstein-Moss和带隙收缩效应对CdIn2O4透明导电薄膜光带隙的影响

在Ar+O2气氛，采用射频反应溅射Cd In靶制备CdIn2O4（CIO）薄膜.通过对不同衬底 温度下制备和沉积后在氩气流中退火的薄膜进行透射、反射和Hall效应的测量和分析发现， 随着衬底温度的降低，载流子浓度呈上升趋势，而吸收边呈现先是“蓝移”然后“红移”的 现象.从理论上阐述了高浓度的点缺陷对CIO氧化物薄膜的能带产生的重要影响，这些影响主 要体现在带尾的形成，Burstein Moss(B M)漂移和带隙收缩.另外，衬底温度的变化将对 薄膜的迁移率有重要影响.对于CIO薄膜，由缺陷产生的空穴浓度将对薄膜的带隙收缩产生重 要影响并将直接影响到薄膜的光透性.由于存在吸收带尾，利用传统的“外推法”获得薄膜 的光带隙并不适合简并半导体，而应使用更为准确的“拟合法”. 关键词： 射频反应溅射 CdIn2O4透明导电薄膜 Burstein Moss漂移 带隙收缩 电学性 质 光学性质     

Ge20Sb15Se65薄膜的热致光学特性变化研究

采用磁控溅射法制备了Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅薄膜, 研究热处理温度(150—400 ℃)对薄膜光学特性的影响. 通过分光光度计、X射线衍射仪、显微拉曼光谱仪对热处理前后薄膜样品 的光学特性和微观结构进行了表征, 并根据Swanepoel方法以及Tauc公式分别计算了薄膜折射率色散曲线和光学带隙等参数. 结果表明当退火温度(T_a)小于薄膜的玻璃转化温度(T_g)时,薄膜的光学带隙(E_g^opt)随着退火温度的增加由1.845 eV上升至1.932 eV, 而折射率由2.61降至2.54; 当退火温度大于薄膜的玻璃转化温度时,薄膜的光学带隙随退火温度的增加由1.932 eV降至1.822 eV, 折射率则由2.54增至2.71. 最后利用Mott和Davis提出的非晶材料由非晶到晶态的结构转变模型对结果进行了解释, 并通过薄膜XRD和Raman光谱进一步验证了结构变化是薄膜热致变化的重要原因. 关键词： 20Sb₁₅Se₆₅薄膜')" href="#">Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅薄膜 热处理 光学带隙 折射率     

立方氮化硼薄膜的光学带隙

用射频溅射法在p型Si(100)衬底上沉积立方氮化硼(c-BN)薄膜,薄膜的成分由傅里叶变换红外谱标识,用紫外-可见分光光度计测量了c-BN薄膜的反射光谱,利用K-K(Kramers-Kroning)关系从反射谱计算出c-BN薄膜的光吸收系数,进而确定c-BN薄膜的光学带隙.对于立方相含量为55.4%的c-BN薄膜,光学带隙为5.38eV. 关键词： 立方氮化硼薄膜 光学带隙 K-K关系