退火气氛对氧化镓薄膜结构及特性的影响

通过溶液法在石英玻璃衬底上制备氧化镓(Ga₂O₃)薄膜,研究氮气、空气和氧气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的结构、光学特性、缺陷能级与电学特性。结果表明,氮气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的形貌组织最致密均匀且最厚,氧气气氛退火的薄膜结晶度最优。所有样品在可见光区的平均透光率均高于80%,且在260 nm附近都出现陡峭的吸收边,在190 nm处透光率均低于10%,氮气、空气和氧气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的禁带宽度分别为5.10 e V、5.07 e V和5.18 e V。氮气、空气、氧气气氛退火的样品在蓝-紫外波段的光致发光强度依次降低。根据光致发光谱分析Ga₂O₃薄膜缺陷能级,Ga₂O₃的施主能级到导带的距离随着禁带宽度值的增大而增大。氮气、空气、氧气气氛退火的样品电阻依次增大。本文实验中最优退火气氛为氮气。     

注入Ar+的蓝宝石晶体退火前后光致发光谱的分析

对注入Ar⁺后不同晶面取向的蓝宝石晶体在不同退火条件下的光致发光谱进行了分析.分析结果表明:三种晶面取向的蓝宝石样品经Ar⁺注入后,其光致发光谱中均出现了新的位于506nm处的发光峰;真空和空气气氛下的退火均对样品在506nm处的发光有增强作用,不同晶面取向的样品发光增强程度不同,且发光增强至最大时的退火温度也不同,空气气氛下的退火使样品发光增强程度更为显著.由此可以看出,退火气氛、退火温度和晶面取向均对样品发光峰强度有影响. 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 离子注入 退火 光致发光谱     

退火对磁控溅射掺铕氧化钇薄膜光致发光谱的影响

稀土掺杂荧光薄膜的发光性能与薄膜所经历的后退火处理密切相关。为了解退火对磁控溅射制备的Y_2O_3∶Eu~(3+)薄膜发光性能的影响,在三种不同的工艺条件下,采用射频磁控溅射方法制备了三组厚度100多纳米的Y_2O_3∶Eu~(3+)薄膜样品,并在氧气气氛和常压条件下对每组的四个样品分别进行室温、 700、 900和1 100℃的2 h退火处理。样品的X射线衍射谱(XRD)、电子能量色散谱(EDS)、光致发光(PL)及其激发光谱的测量结果表明,虽然薄膜是在不同条件下溅射得到的,但经相同的退火处理后,它们的发光和结构却都呈现出相同的变化规律。首先,薄膜荧光的主激发机制不受退火温度的影响,都是波长为252 nm的电荷转移激发。其次, 700℃退火处理仍不能有效地改变薄膜的弱发光性能;当退火温度达到900℃时,伴随着薄膜中立方相晶粒的增大,发光强度也得以显著提升,薄膜在252 nm光激发下发射出中心位于612 nm的立方相特征主峰;当薄膜经历1 100℃退火处理后,膜内发生了从立方相到单斜相为主的结构相变,此时,膜中Eu对Y的原子数含量比被明显降低至0.05%左右,但光发射效率和强度却得以提高,发射光谱呈现出以~5D_0→~7F_2电偶极跃迁的623 nm为主峰的单斜相强发光特征,同时,~5D_0→~7F_1磁偶极跃迁的发光也比立方相的明显增强。这些结果可归因于发光中心Eu~(3+)在单斜结构中占据了更多的非中心对称格位,以及高温退火导致薄膜较好的结晶度。另外还发现,立方相Y_2O_3∶Eu~(3+)的~5D_0→~7F_0电偶极跃迁581 nm发光峰很弱,而单斜相Y_2O_3∶Eu~(3+)在该处的发光却相当明显,此特征可以作为薄膜中单斜相形成的一个提示信号。这个工作展示了磁控溅射制备的Y_2O_3∶Eu~(3+)薄膜的退火效应,提供了一种制备具有更好的红光发射性能的纳米单斜相Y_2O_3∶Eu~(3+)薄膜的实验方法,并揭示了这种薄膜从纳米立方相到单斜相转变时PL谱的一些演变特征及其结构根源。     

退火处理对LaAlO_3薄膜发光特性的影响

在室温下,采用射频磁控溅射法在p-Si(100)衬底上制备了铝酸镧(LaAlO3)薄膜,分别在800℃,900℃和950℃下进行退火处理。利用X射线衍射(XRD)仪、原子力显微镜(AFM)、荧光分光光度计等研究了不同温度退火处理对LaAlO3薄膜结构、表面形貌及光学性质的影响。研究结果表明,LaAlO3薄膜样品在900℃开始由非晶向晶体转变,说明高温退火有利于提高结晶质量。光致发光(PL)谱测量发现样品在368,470nm位置处分别出现发光峰,各峰的强度随退火温度的升高逐渐增强,但峰位基本保持不变。根据吸收光谱和缺陷能级图,推测出368nm紫外光峰来源于电子从氧空位形成的缺陷能级到价带顶能级的跃迁,470nm附近的蓝光峰归因于电子从负价AlLa错位缺陷能级到价带顶能级的跃迁。     

基于中频溅射的掺铒Al2O3薄膜的光致发光特性

利用中频磁控溅射方法沉积制备了掺铒Al2O3薄膜,室温下测量了薄膜在1535nm波长处的光致发光光谱和抽运功率、掺铒浓度、退火温度对光致发光光谱强度的影响。结果表明,在真空气压为2×10-1Pa,氩气流量为70cm3/s,氧气流量为25～45cm3/s的条件下,最佳掺铒浓度为1.0at%,最佳退火温度为850℃。     

退火对常压MOCVD法生长的高结晶性能 ZnO薄膜发光特性的影响

研究了氧气退火和氮气退火对ZnO薄膜发光特性的影响。ZnO膜是采用常压金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上生长的。原生样品1有一很强的紫外峰及较强的绿光峰（525nm附近）;原生样品2有很强的紫外峰,深能级发光几乎观察不到。然后从不同原生膜上取两块小样品,分别在氧气和氮气中退火,退火温度是400,500,600,700,800℃。结果表明,在700℃以下退火,退火气氛对ZnO膜的深能级发光影响较大;超过700℃后,退火温度对ZnO薄膜的发光影响大,但退火气氛影响不太明显。通过退火对ZnO薄膜发光特性的影响,讨论了ZnO膜中525nm附近绿光峰的起源。     

ZnO薄膜的椭偏和DLTS特性

用射频磁控溅射在硅衬底上淀积氧化锌薄膜,并对样品分别作氮气、空气、氧气等不同条件下退火处理。为研究退火气氛对ZnO/Si薄膜中缺陷以及折射率的影响,由深能级瞬态谱(DLTS)以及椭偏测量方法进行了检测。椭偏测量结果表明相对原始生长的样品,在氮气和空气退火使ZnO薄膜折射率下降,但氧气中退火使折射率升高。我们对折射率的这种变化机理进行了解释。DLTS测量得到一个与Zni**相关的深能级中心E1存在,氧气气氛退火可以消除E1能级。在氮气退火情况下Zn*i*的存在对抑制VO引起的薄膜折射率下降有利。     

退火温度及退火气氛对ZnO薄膜的结构及发光性能的影响(英文)

采用脉冲激光沉积技术在Si/蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜,结合快速退火设备研究了不同退火温度(500~900℃)及退火气氛(N2,O2)对薄膜的结构及其发光性能的影响。并优化条件得到具有最小半峰全宽及最大晶粒尺寸的薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明:氮气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为900℃;氧气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为800℃。红外(IR)光谱中,退火后Zn-O特征振动峰红移,说明在退火过程中,原子重新排布后占据较低能量位置;同样的退火温度下,氮气氛下退火的薄膜质量更优。同步辐射光电子能谱(synchrotron-based XPS)分别表征了未退火及N2,O2下900℃退火的ZnO薄膜,分峰拟合结果表明氧气氛下退火产生更多的氧空位。结构表征结合光致发光(PL)谱表明绿光的发光峰与氧空位有关。     

Li 掺杂ZnO薄膜的导电和发光特性

通过将含有原子数分数为2%锂的Zn-Li合金薄膜和金属锌薄膜在500℃氮气氛中退火2h,然后在700℃氧气氛下退火1h的方法分别制备出ZnO:Li和ZnO薄膜。Hall效应测量表明,其导电类型分别为p型和n型。通过He-Cd激光器的325nm线激发,测量了样品室温和低温(12K)光致发光光谱,并根据ZnO:Li薄膜的低温发光光谱特征,计算出Li相关受主能级位于价带顶137meV处。     

镱铒共掺Al2O3薄膜激光退火研究

讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。     

Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上β-Ga2O3薄膜的生长

为获得高质量的β-Ga2O3薄膜,将c面蓝宝石上生长的GaN薄膜进行高温氧化制成了Ga2O3/GaN/蓝宝石模板,进而在模板上利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺进行了β-Ga2O3薄膜的同质外延。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对样品的晶体结构、表面形貌等性质进行测试与分析。结果表明,该方法获得的β-Ga2O3薄膜晶体质量受GaN薄膜氧化效果与MOCVD工艺条件等因素影响较大。通过优化实验条件,得到了质量较高的β-Ga2O3薄膜。与蓝宝石上或GaN薄膜上异质外延得到的β-Ga2O3薄膜相比,薄膜的晶体质量明显提高。通过对比不同样品的晶体质量、表面形貌和制备过程,发现该方法成功地将β-Ga2O3薄膜在蓝宝石衬底或GaN/蓝宝石模板上异质外延转化为了Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上的同质外延,有效地减小了β-Ga2O3薄膜和蓝宝石、GaN之间较大的晶格失配和热失配,有利于提高β-Ga2O3薄膜的晶体质量。     

Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的制备和特性研究（英文）

β-Ga2O3是一种宽带隙半导体材料,能带宽度Eg≈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.     

钛酸锶钡薄膜的室温光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了(Ba0.75Sr0.25)TiO3薄膜,研究了不同退火温度下样品的物相结构、薄膜的光致发光性能和光学透过率。结果表明:室温下非晶钛酸锶钡薄膜在蓝光激发下具有明显的发光现象,发光波长范围是500～650 nm,峰值在525 nm附近。延长非晶态薄膜的退火时间能够显著提高样品的发光强度,且发光强度随薄膜厚度增加而增大。晶态薄膜有微弱的发光现象。透射谱测试结果表明,钛酸锶钡薄膜在可见光范围内具有良好的光学透过率。     

Effect of annealing conditions on structural and magnetic properties of laser ablated copper ferrite thin films

The effect of annealing conditions on structural and magnetic properties of copper ferrite thin films on (100) Si substrates was examined in detail. After deposition, the ferrite thin films were post-annealed in vacuum and in oxygen atmosphere for several hours. It is found that the crystal structure of CuFe₂O₄ thin films changed drastically depending on different heating process. A maximum magnetization was achieved in the film that was vacuum annealed and it decreased remarkably after oxygen annealing.     

硅基锗薄膜的红外吸收谱和电学特性

为了解退火对硅基锗薄膜的质量、红外吸收、透射率和电学性质的影响,采用分子束外延方法用两步法在硅基上生长锗薄膜。将生长后的样品分成两部分,其中一部分进行了退火处理。对退火前后的样品用高分辨X射线双晶衍射仪测量了(400)晶面的X射线双晶衍射摇摆曲线,用傅里叶红外光谱仪测量了红外透射率和吸收谱,并用霍尔效应仪测量了退火前后样品的载流子浓度、迁移率、电阻率、电导率和霍尔系数。结果表明,退火后的薄膜质量明显提高。退火后大部分区域吸收增大,透射率明显减小,615~3 730 cm-1区间的透射率均比退火前降低了20%以上。退火后的体载流子浓度增大到退火前的23.26倍,迁移率增大到退火前的27.82倍。     

Post-annealing influence on properties of N-In codoped ZnO thin films prepared by ion beam enhanced deposition method

N-In codoped ZnO thin films were prepared by ion beam enhanced deposition method (IBED) and were annealed in nitrogen and oxygen ambient after deposition. The influence of post-annealing on structure, electrical and optical properties of thin films were investigated. As-deposited and all post-annealed samples showed preferential orientation along (0 0 2) plane. Electrical property studies indicated that the as-deposited ZnO film showed p-type with a sheet resistance of 67.5 kΩ. For ZnO films annealed in nitrogen with the annealing temperature increasing from 400 to 800 °C, the conduction type of the ZnO film changed from p-type to n-type. However, for samples annealed in oxygen the resistance increased sharply even at a low annealing temperature of 400 °C and the conduction type did not change. Room temperature PL spectra of samples annealed in N₂ and in O₂ showed UV peak located at 381 and 356 nm, respectively.     

ZnO退火条件对硫化法制备的ZnS薄膜特性的影响

采用反应磁控溅射法在玻璃和石英衬底上沉积了ZnO薄膜, 然后经过不同条件退火和在H22S气氛中硫化最终得到ZnS薄膜. 用x射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和UV—VIS分光光度计 对ZnS薄膜样品进行了分析. 结果表明, ZnO薄膜硫化后的晶体结构和光学性质取决于它的退 火条件. 真空和纯O2₂中退火的ZnO薄膜硫化后只是部分形成六角晶系结构的ZnS . 而在空气 和纯N2₂中退火的ZnO薄膜则全部转变为ZnS, 在可见光范围内的光透过率 关键词： ZnS薄膜 磁控溅射 ZnO硫化 太阳电池     

化学气相沉积法制备β-Ga_2O_3纳米结构及其缺陷发光性质研究

利用化学气相沉积法(CVD),在不同压强下分别得到β-Ga2O3纳米线(NWs)和纳米带(NBs)。研究结果表明,获得的NWs与NBs均为单斜结构的β-Ga2O3,且NWs结晶质量优于NBs。在阴极射线发光(CL)光谱中,发现NWs与NBs在近紫外和蓝光波段有较强的发光。对比NWs与NBs的CL光谱,推断β-Ga2O3在374 nm和459 nm的近紫外和蓝色发光峰分别来自于Ⅰ型和Ⅱ型氧空位(VO(I)和VO(Ⅱ))的缺陷复合。     

蓝宝石基片的处理方法对ZnO薄膜生长行为的影响

采用反应射频磁控溅射方法,在经过不同方法处理的蓝宝石基片上,在同一条件下沉积了ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、反射式高能电子衍射等分析技术,对基片和薄膜的结构、表面形貌进行了系统表征.研究结果显示,不同退火条件下的蓝宝石基片表面结构之间没有本质的差异,均为α-Al₂O₃ (001)晶面,但基片表面形貌的变化较大.在不同方法处理的蓝宝石基片上生长的ZnO薄膜均具有高c轴取向的织构特征,但薄膜的表面形貌差异较大.基片经真空退火处 关键词： ZnO薄膜 反应磁控溅射 基片处理 形貌分析     

Comparison study of GaN films grown on porous and planar GaN templates

The GaN thick films have been grown on porous GaN template and planar metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD)-GaN template by halide vapor phase epitaxy(HVPE). The analysis results indicated that the GaN films grown on porous and planar GaN templates under the same growth conditions have similar structural, optical, and electrical properties. But the porous GaN templates could significantly reduce the stress in the HVPE-GaN epilayer and enhance the photoluminescence(PL) intensity. The voids in the porous template were critical for the strain relaxation in the GaN films and the increase of the PL intensity. Thus, the porous GaN converted from β-Ga2O3 film as a novel promising template is suitable for the growth of stress-free GaN films.