温度对快速热退火制备多晶硅薄膜结构与电学性能的影响

采用快速热退火方法对热丝CVD沉积的非晶硅薄膜进行了晶化处理.利用傅里叶红外光谱研究了非晶硅薄膜脱氢处理前后Si-Hx含量的变化;用X射线衍射(XRD),拉曼(Raman)光谱和扫描电子显微镜研究了硅薄膜的结构性能与退火温度的关系;利用电导率测试研究了硅薄膜的电学性能对退火温度的依赖性.研究发现,脱氢处理可以有效的抑制快速热退火引起的硅薄膜中微裂纹的出现.随着退火温度由700℃升高至1100℃,硅薄膜的结晶性逐渐升高,在1100℃下快速热退火15 s制备的多晶硅薄膜的晶化率高达96.7;.同时,硼掺杂硅薄膜的电导率也由700℃退火的1.39×10-6 S·cm-1提高至1100℃退火的16.41 S·cm-1,增大了7个数量级.     

Pr3+,Tm3+共注入氮化铝薄膜的光谱特性

采用离子注入的方法在氮化铝薄膜中实现pr3和Tm3元素的单掺杂和共掺杂.以Raman光谱为主要表征手段,对离子注入过程中薄膜内部的应力变化进行研究;以阴极荧光为主要表征手段,对其低温和室温下的发光特性进行研究.Raman光谱的结果显示,离子注入过程使得薄膜内部应力下降,而退火过程使得薄膜内部应力升高.阴极荧光光谱结果显示,AIN:Pr3+主要跃迁峰位于528 nm;AIN:Tm3+主要跃迁峰位位于467 nm;AIN:Pr3+,Tm3+主要跃迁峰位位于528 nm和467 nm.AIN:Tm3+的低温光谱显示,与1I6和1D2两个能态相关的跃迁峰相对强度会随着温度出现急剧变化,由此表明在Tm3+之间存在与温度相关的相互作用.     

脉冲式退火法对AZO薄膜性能的研究

用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜,然后用脉冲式快速光热处火(PRTP)法对样品进行了600～800℃的退火处理.采用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、四探针等测试手段对AZO薄膜的结晶性能、透光率和导电性能进行了表征.结果表明:(1)薄膜退火后透光率基本维持在退火前(82～92;)的水平,而电阻率则由10-4Ω·cm 上升了1到6个数量级,已丧失了"导电膜"意义;(2)样品具有好的结构性能有利于提高样品的导电性能.对此现象进行了理论分析.     

CdS薄膜中"白斑"的研究

本论文对CdS薄膜中的"白斑"进行了研究.化学水浴沉积法(CBD)制备CdS薄膜所需要的化学反应物包括硫脲、氨水、镉盐和铵盐等.文中采用两种镉盐和铵盐来沉积CdS薄膜:氯化镉和氯化铵,乙酸镉和乙酸铵.所沉积的CdS薄膜的表观形貌由SEM表征,成分由EDX表征.当镉盐和铵盐分别采用氯化镉和氯化铵时,生成的薄膜中存在大量的"白斑".这些"白斑"的成分不是CdS,而是(CdCl)2S.增加氨水的浓度可以大大减少这些"白斑",但是不能彻底消除这些"白斑".当镉盐和铵盐分别采用乙酸镉和乙酸铵时,生成的薄膜均匀、平整,薄膜中根本就不存在所谓的"白斑".因此,沉积CdS薄膜时,镉盐和铵盐不宜采用氯化镉和氯化铵,应该采用乙酸镉和乙酸铵.     

铜蒸发温度对共蒸发法制备Cu2ZnSnSe4太阳电池的影响

由于Cu元素的含量对Cu2ZnSnSe4(CZTSe)化合物的薄膜性质及电池性能都有影响,本文主要研究了不同铜蒸发温度对CZTSe薄膜性质及电池性能的影响.研究表明:当铜蒸发温度较低时(1400 ℃),CZTSe薄膜中含有SnSe相,同时薄膜呈N型;随着铜蒸发温度的提高,CZTSe薄膜的结晶质量明显提升.但当铜蒸发温度过高时(1500 ℃),薄膜中含有CuxSey相.二次相SnSe与CuxSey的存在都会使电池失效.最终通过优化铜的蒸发温度,在较合适的1450 ℃ 铜蒸发温度条件下制备出效率为2.63;(有效面积0.34 cm2)的CZTSe太阳电池.     

退火温度对CuNps@ZnO纳米复合薄膜结构与光学性能的影响

使用磁控溅射结合惰性气体冷凝的方法制备了Cu纳米粒子,通过将Cu纳米粒子沉积与ZnO离子束溅射原位复合的方法制得了CuNps@ZnO纳米复合薄膜,并研究了退火温度对CuNps@ZnO纳米粒子复合薄膜的结构和光学性能的影响.通过对样品的表征发现所得产物中存在着低温条件下难以形成的立方相、岩盐结构的ZnO.并且,样品的微观形貌、结晶性和光学性能随着退火温度的变化而发生显著地变化.     

衬底温度对直流磁控溅射法制备掺锆氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在石英衬底上制备出了高透明导电的掺锆氧化锌(ZnO:Zr)薄膜.研究了衬底温度对ZnO:Zr薄膜结构、形貌及光电性能的影响.XRD表明实验中制备的ZnO:Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向.实验所制备ZnO:Zr薄膜的晶化程度和导电性能对衬底温度有很强的依赖性.当衬底温度为300 ℃时, ZnO:Zr薄膜具有最小电阻率7.58×10-4 Ω·cm,其可见光平均透过率超过了91;.     

Al-H共掺杂ZnO薄膜的形貌及光致发光性能研究

在不同衬底温度条件下采用RF磁控溅射法在石英玻璃上沉积Al-H共掺杂ZnO薄膜.对所有样品进行晶体结构、表面形貌、电学、光学以及室温光致发光性能分析.结果表明:随着衬底温度的升高,ZnO薄膜的结晶度增加,晶粒增大,薄膜致密度增加;薄膜表面起伏变化减小;同时,电阻率最低达到7.58×10-4Ω·cm,透过率保持在75;左右.所有ZnO薄膜样品都以本征发光为主,Al-H共掺杂在一定程度降低ZnO薄膜缺陷发光的强度;随着衬底温度的升高,ZnO薄膜的本征发光强度明显增大;同时在能量为3.45 eV附近观察到了一个紫外发光峰.     

镓掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备及其性能研究

采用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备了镓掺杂氧化锌(Ga∶ ZnO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等表征技术,研究了衬底温度对Ga∶ ZnO薄膜结构、组分、光学和电学性质的影响.结果表明:所有样品均为具有(002)择优取向的高质量透明导电薄膜,其晶体结构和光电性能与衬底温度密切相关.当衬底温度为673 K时,所制备的Ga∶ ZnO薄膜具有最大的晶粒尺寸(72.6 nm)、最低的电阻率(1.3×10-3Ω·cm)、较高的可见∶ZnO薄膜的光学能隙,结果显示随着衬底温度的升高,薄膜的光学能隙单调增加.     

衬底温度对In2S3薄膜结构及其性能的影响

采用超声喷雾热解法,在玻璃基底上一步合成了In2S3薄膜.研究了衬底温度对In2S3薄膜的结构、表面形貌、电学和光学性能影响.结果表明:所制备的In2S3薄膜均具有沿(220)面择优取向生长特性且无其他杂相,衬底温度对薄膜的均匀性、致密度、结晶程度均有明显影响,并因此影响薄膜的光电性能.薄膜的导电件随着衬底温度的升高迅速增强,但足在衬底温度为350℃时有所降低.衬底温度为300℃所制备的薄膜在可见光区透光率最高达到90;以上,禁带宽度达到2.43 eV.     

离子束溅射制备Si/Ge多层膜及红外吸收性能研究

采用离子束溅射方法在Si衬底上制备Si/Ge多层膜.通过改变生长温度、溅射速率等因素得到一系列Si/Ge多层膜样品.通过X射线衍射、拉曼散射、原子力显微分析(AFM)等表征方法研究薄膜结构与生长条件的关系.在小束流(10mA)、室温条件下制备出界面清晰、周期完整的Si/Ge多层膜.通过红外吸收谱的测量发现薄膜样品具有较好的红外吸收性能.     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。     

价态和结构对VO2薄膜热致相变光电性能的影响

本文通过合理控制真空还原时间和真空还原温度,利用真空还原V2O5的方法制备出具有优良热致相变性能的VO2薄膜;通过研究不同真空还原时间及真空退火温度对VO2薄膜结构和热致相变过程中光电性能的影响,得到最佳真空还原参数;制备的薄膜高／低温电阻变化最大达3个数量级;900nm波长光透过率在相变前后改变了40％左右,光学特性相变响应参数较大,热致相变性能优良,利用XPS,XRD对不同条件制备薄膜的化学状态和结晶状态进行了研究,结果表明较低温度退火有利于V^5 离子的还原,而升高退火温度可改善结晶状态,退火时间对VO2中结晶状况和V离子价态有显著影响,讨论了离子价态和样品结晶状态对VO2薄膜热相变过程中热滞回线的宽度,相变温度点的影响。     

制备参数对钙钛氧化物薄膜的微结构和性能影响

利用钛酸丁酯-氯化钙-无水乙醇体系通过溶胶-浸渍提拉法制备了钙钛氧化物薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS),荧光光谱仪和紫外-可见分光光度计等技术对薄膜的结构,形貌及元素成分和光学性能进行了分析.结果表明:当n(钛酸丁酯)/n(乙醇)为1∶15时,制备得到了光学性质良好(价带较宽)的钙钛氧化物薄膜.随着焙烧温度升高到550℃,薄膜的结晶强度不断增加,薄膜主晶相由CaTiO3相转化为层状结构CaTi2O4(OH)2主晶相,该薄膜呈现多孔结构,从而使光学特性进一步增强.     

Characteristics of sputtered zinc-oxide films prepared by UBM sputtering for thin film transistors

In this work, we describe the characteristics of zinc-oxide (ZnO) thin films synthesized on Si (001) and Corning (7059) glass substrates by unbalanced magnetron (UBM) sputtering under various ZnO film thicknesses and RF powers. We investigated the characteristics of ZnO films' structural, optical, and electrical properties with various film thicknesses and RF powers for the active channel in a thin film transistor (TFT). We used the UBM sputtering system for high rate deposition of ZnO films. The ZnO film surface was rough and the grain size of the film increased with increasing RF power and film thickness. The electrical properties improved with the increase of RF power and film thickness. These results can be explained by the improvement of the crystallinity in the ZnO film related to the grain size increase with increasing RF power and ZnO film thickness.     

磁控溅射衬底加热温度和后退火温度对制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

作为宽禁带半导体材料的一员,结构稳定的β-Ga₂O₃具有比SiC和GaN更宽的禁带宽度和更高的巴利加优值,近年来受到科研人员的广泛关注。本文采用射频(RF)磁控溅射法在C面蓝宝石衬底上生长β-Ga₂O₃薄膜,探究溅射过程中衬底加热温度的影响。溅射完成后通过高温退火处理提升薄膜质量,研究衬底加热温度和后退火温度对氧化镓薄膜晶体结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对β-Ga₂O₃薄膜晶体结构、表面形貌等进行分析表征。实验结果表明,随着衬底加热温度的升高,β-Ga₂O₃薄膜表面粗糙度逐渐降低,薄膜晶体质量得到显著提升;在氧气气氛中进行后退火,合适的后退火温度有利于氧化镓薄膜重新结晶、增大晶粒尺寸,能够有效修复薄膜的表面态和点缺陷,对于改善薄膜晶体质量有明显优势。     

Effect of oxygen content on barrier properties of silicon oxide thin film deposited by dual ion-beam sputtering

A silicon oxide thin film barrier was prepared with various oxygen contents and its chemical composition, surface morphology and optical and barrier properties were related to the deposition conditions used. Our study showed that under Ar and O₂ assisted process conditions, a stoichiometric silicon oxide thin film formed at a critical oxygen content during deposition of 40-50%. The thin films deposited at the critical condition showed the lowest surface roughness giving similar or higher optical transmittance than that of the bare polycarbonate (PC) substrate. The boiling and tensile strength test performed on the thin film deposited with assisted ions before the deposition process showed improvement in the adhesion between the oxide layer and the polymer substrate. In addition, interface modification to improve for improving the barrier layer properties of the silicon oxide thin film was achieved through the introduction of dual ion beam sputtering without pre-treatment.     

射频磁控溅射生长ZnO薄膜及性能研究

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底生长ZnO及ZnO∶ Al薄膜,通过改变氩氧比、衬底温度和溅射功率获得样品.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜进行表征.结果发现:室温下40W的溅射功率1h的溅射时间,改变氩氧比获得样品.XRD图谱中无明显衍射峰出现;紫外可见光分光光度计测试结果显示400nm波长以下,透光率在90;以上.说明薄膜生长呈无定形.衬底温度高于200℃样品,XRD有明显(002)衍射峰出现,在400～ 800 nm波长范围,透光率在88;以上,衬底温度300℃时,XRD衍射峰半高宽最小,晶粒尺寸大.TEM显示:衬底300℃晶粒尺寸最大,晶体发育好.在200℃掺铝ZnO薄膜,(002)峰不明显,有(101)峰出现.     

电子辐照对VO2薄膜热致相变过程中光学性能的影响

利用能量为1.7MeV,注量分别为10^13-10^15/cm^2,的电子束辐照二氧化钒薄膜,对辐照及未辐照样品进行了UV－VIS,XPS参数测试,并测量900nm处光透射性能随温度的变化,发现电子辐照导致了VO2薄中的V离子价态由V^4向V^5 转变,薄膜热致相变前后的光透射比随注量增加变化较小,只在注量为10^14/cm^2时光透射比减小得较明显,相变温度点及热滞回线宽度随注量增加出现显著变化,并对有关的结果进行了讨论。     

衬底温度对碲化镉薄膜结构及光学性能的影响

碲化镉(CdTe)因具有良好的光电性能和吸收性能经常被作为太阳电池的吸收层材料.以纯度为99.99;的CdTe陶瓷靶为靶材在玻璃衬底上采用射频磁控溅射的方法制备了一系列的CdTe薄膜,研究了衬底温度对样品薄膜的厚度、结构和光学性能的影响.结果表明:随着衬底温度的增加薄膜的厚度在逐渐地减少;制备的薄膜都是立方闪锌矿结构且具有高度的(111)面择优取向;薄膜对可见光有较好的吸收性能,随衬底温度的增加而减小.