氮分压对氮化铜薄膜结构及光学带隙的影响

在不同的氮分压r(r=N₂/［N₂+Ar］)和射频功率P下，使用反应射频磁控溅射法，在玻璃基片上制备了氮化铜薄膜样品.用台阶仪测得了薄膜的厚度，用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对薄膜的表面形貌、结构及光学性质进行了表征分析.结果表明，薄膜的沉积速率随P和r的增加而增大.薄膜表面致密均匀，晶粒尺寸为30nm左右.随着r的增加，薄膜颗粒增大，且薄膜由(111)晶面转向(100)晶面择优生长.薄膜的光学带隙E_g在1.47—1.82eV之间，随r的增加而增大. 关键词： 氮化铜薄膜 反应射频磁控溅射 晶体结构 光学带隙     

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。     

ZnO/SiO2 复合薄膜的光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO/SiO₂复合薄膜,分别用XRD、TEM、SEM对样品的结构和形貌进行表征,并研究了不同ZnO含量对复合薄膜透过率及荧光特性的影响。结果表明,样品经500 ℃退火处理生成了SiO₂和ZnO,其晶粒尺寸为18.7 nm,薄膜具有双层结构。复合薄膜的透过率随着其中ZnO含量的增加而降低,禁带宽度减小,光学吸收边红移。样品在355 nm波长激发下产生了384 nm的紫外发射峰和440 nm的蓝光发射带,并随ZnO含量的增加而增强,它们分别来自ZnO的电子-空穴复合发光和缺陷发光,及ZnO/SiO₂复合薄膜双层结构的缺陷发光。     

非晶钛酸锶钡薄膜的金属有机分解法制备及其光学性能

本文采用2-辛酸钡(Ba(C₈H₁₅O₂)₂)和3-甲基丁基醋酸盐(CH₃COOC₂H₄CH(CH₃)₂-)为基的特殊前驱体溶液,在硅和石英基片上低温制备Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ (BST0.7)薄膜.性能测试结果表明,厚度约为214 nm的非晶BST0.7薄膜的光学带隙能和折射率分别为4.27 eV和n=1.94.薄膜在可见光和近红外区域的消光系数远远低于多晶BST薄膜,约为10^-3数量级.激发波长为450 nm时,在室温环境下非晶BST0.7薄膜在波长520—610 nm处发出强烈的可见光,峰值为540—570 nm,而结晶态的BST0.7薄膜则无发光现象. 关键词： 钛酸锶钡 非晶薄膜 金属有机分解法 光学性能     

薄膜厚度对GZO透明导电膜及其LED器件性能的影响

采用射频磁控溅射的方法制备了GZO透明导电薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔效应测试仪及紫外-可见光分光光度计等手段研究了厚度对于GZO薄膜性能的影响,并制备了相应的LED器件。实验结果表明:随着薄膜厚度增加,薄膜结晶质量提高,薄膜的电阻率也随之降低。当厚度为500 nm时,薄膜的电阻率最低为2.79×10^-4 Ω·cm,同时其在460 nm蓝光区域的光透过率高达97.9%。对所制备的以GZO薄膜为透明电极的LED器件进行了测试分析,发现GZO薄膜厚度对LED的正向电压影响不大,但对LED芯片的出光效率有较大影响。     

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-紫外透射谱显示,随着ZnO溶胶浓度从0.7mol/L降低到0.006mol/L,制备的ZnO薄膜从只出现一个380nm(对应的光学禁带宽度为3.27eV)左右的吸收边到在380和320nm(对应的光学禁带宽度为3.76eV)左右各出现一个吸收边,并且随着ZnO溶胶浓度的降低,在380—320nm波段内的透过率明显提高.而Z 关键词： 纳米ZnO 2复合薄膜')" href="#">ZnO-SiO₂复合薄膜 溶胶凝胶法 透射率     

薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响

本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga₂O₃薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga₂O₃薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga₂O₃紫外光电探测器,在5...     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅱ)射频功率对薄膜光学带隙的影响

以CF₄,CH₄和N₂为源气体，采用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同射频功率下制备了含氮氟化类金刚石薄膜样品.原子力显微形貌显示，低功率下沉积样品表面致密均匀.拉曼及傅里叶变换红外光谱分析显示，随着射频功率的改变，薄膜的结构和组分也随之变化.紫外-可见光透射光谱证明薄膜具有紫外强吸收特性，通过计算得到其光学带隙在1.89—2.29 eV之间.结果表明，射频功率增加，薄膜内sp²C含量增加，或者说C=C交联相对浓度增加、F的相对浓度降低，导致薄膜内π-π^*带边态密度增大，光学带隙减小. 关键词： 含氮氟化类金刚石薄膜 射频功率 光学带隙     

近红外波段锑基铋掺杂薄膜厚度对光学常数与光学带隙的影响

采用磁控溅射法制备了不同厚度的锑基铋掺杂薄膜,用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了薄膜结构随厚度的变化。利用椭圆偏振法测定了样品薄膜在近红外波段的光学常数与光学带隙,研究了膜厚对样品薄膜光学常数和光学带隙的影响。结果表明,膜厚从7 nm增加至100 nm时,其结构由非晶态转变为晶态。在950～2200 nm波段,不同厚度薄膜样品的折射率在4.6～8.9范围,消光系数在0.6～5.8范围,光学带隙在0.32～0.16 eV范围。随着膜厚的增加,薄膜的折射率和光学带隙减小,而消光系数升高;光学常数在膜厚50 nm时存在临界值,其原因是临界值前后薄膜微观结构变化不同。     

退火温度对旋涂法制备SnO_2薄膜性能的影响

采用旋涂法在玻璃基底上制备SnO_2薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、X射线反射(XRR)、傅氏转换红外线光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计、四探针、开尔文探针系统对薄膜的表面形貌、结构及光学特性、电学特性进行分析,探讨了退火温度对薄膜质量的影响及作用机制。研究发现:随着退火温度升高,薄膜厚度和有机成分杂质减小,薄膜密度递增,但薄膜表面粗糙度有所上升;当退火温度升高至500℃时,薄膜结构由非晶转变为结晶,其主要晶面为氧化锡的(110)、(101)和(211)晶面。旋涂法制备的氧化锡薄膜在可见光区域的平均透光率在90%以上,随着退火温度上升,薄膜在400～800 nm波段的透光率先减小后增大,薄膜的带隙宽度分别为3. 840 eV(沉积态薄膜)、3. 792 eV(100℃)、3. 690 eV(300℃)和3. 768eV(500℃);薄膜的电导率也随着退火温度升高而增加,在500℃时电导率高达916 S/m;薄膜的功函数先增大后减小,分别为(4. 61±0. 005) eV(沉积态薄膜)、(4. 64±0. 005) eV(100℃)、(4. 82±0. 025) eV(300℃)、(4. 78±0. 065) eV(500℃)。     

铟锡氧化物薄膜表面等离子体损耗降低的研究

本文采用直流磁控溅射方法在普通浮法玻璃基底上制备了立方多晶铁锰矿结构的铟锡氧化物(indium tin oxide, ITO)薄膜,并对其进行了结晶性、表面粗糙度、紫外-可见吸收光谱、折射率、介电常数及霍尔效应的测试.研究了溅射时基底温度的改变对于ITO薄膜的光电、表面等离子体性质的影响.随着基底温度由100?C升高至500?C,其光学带隙(3.64—3.97eV)展宽,减少了电子带间跃迁的概率,有效降低了ITO薄膜的光学损耗.与此同时,对应ITO薄膜的载流子浓度(4.1×10~(20)-—2.48×10~(21)cm~(-3))与迁移率(24.6—32.2 cm~2·V~(-1)·s~(-1))得到提高,电学损耗明显降低.     

氧化镓薄膜的制备及其日盲紫外探测性能研究

采用射频磁控溅射方法在蓝宝石单晶衬底上沉积氧化镓(Ga2O3)薄膜,并通过光刻剥离工艺(Lift-off)制备了金属-半导体-金属结构的Ga2O3日盲紫外探测器。对不同温度下沉积的Ga2O3薄膜分析表明,在800℃下获得的薄膜结晶质量最好,薄膜的导电性则随着沉积温度的上升先增大后减小。在800℃制备的β-Ga2O3薄膜的可见光透光率大于90%,光学吸收边在255 nm附近。在10 V偏压下,探测器的暗电流约为1n A,光电流达800 n A,对紫外光响应迅速。器件的响应度达到0.3 A/W,260 nm波长处的响应度是290 nm波长对应响应度的40倍,可实现日盲紫外波段的探测。     

基于金属掺杂ITO透明导电层的紫外LED制备

为降低ITO薄膜对紫外波段的光吸收,制备低电压高功率的紫外LED,研究了一种基于金属掺杂ITO透明导电层的365 nm紫外LED的制备工艺。利用1 cm厚的石英片生长了不同厚度ITO薄膜以及在ITO上掺杂不同金属的新型薄膜,并研究了在不同的退火条件下这种薄膜的电阻和透过率,分析了掺杂金属ITO薄膜的带隙变化。将这种掺杂的ITO薄膜生长在365 nm外延片上并完成电极生长,制备成14 mil×28 mil的正装LED芯片。利用电致发光（EL）设备对LED光电性能进行测试并对比。实验结果表明:掺Al金属的ITO薄膜能够相对ITO薄膜的带隙提高0.15 eV。在600℃退火后,方块电阻降低6.2 Ω/□,透过率在356 nm处达到90.8%。在120 mA注入电流下,365 nm LED的电压降低0.3 V,功率提高14.7%。ITO薄膜掺金属能够影响薄膜带隙,改变紫光LED光电性能。     

PLD制备的Cu掺杂SnS薄膜的结构和光学特性

利用脉冲激光沉积(PLD)在玻璃衬底上制备了Cu掺杂SnS薄膜.靶材是由SnS和Cu₂S粉末混合压制而成(Cu和Sn的量比分别为0%、2.5%、5%、7.5%和10%).利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了Cu掺杂量对SnS薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性质和电学性能的影响.结果表明:所制备的SnS薄膜样品沿(111)晶面择优取向生长, SnS :5%Cu薄膜的结晶质量最好且具有SnS特征拉曼峰.随着Cu掺杂量的增大, 平均颗粒尺寸逐渐增大.不同Cu掺杂量的薄膜在可见光范围内的吸收系数均为10⁵ cm^-1数 量级.SnS :5%Cu薄膜的禁带宽度E_g为2.23 eV, 光暗电导率比值为2.59.同时, 在玻璃衬底上制备了p-SnS :Cu/n-ZnS 异质结器件, 器件在暗态及光照的条件下均有良好的整流特性, 并具有较弱的光伏特性.     

Optoelectronic properties of SnO_2 thin films sprayed at different deposition times

This article presents the elaboration of tin oxide(SnO_2) thin films on glass substrates by using a home-made spray pyrolysis system. Effects of film thickness on the structural, optical, and electrical film properties are investigated. The films are characterized by several techniques such as x-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM), ultravioletvisible(UV–Vis) transmission, and four-probe point measurements, and the results suggest that the prepared films are uniform and well adherent to the substrates. X-ray diffraction(XRD) patterns show that SnO_2 film is of polycrystal with cassiterite tetragonal crystal structure and a preferential orientation along the(110) plane. The calculated grain sizes are in a range from 32.93 nm to 56.88 nm. Optical transmittance spectra of the films show that their high transparency average transmittances are greater than 65% in the visible region. The optical gaps of SnO_2 thin films are found to be in a range of 3.64 e V–3.94 e V. Figures of merit for SnO_2 thin films reveal that their maximum value is about 1.15 × 10-4-1?atλ = 550 nm. Moreover, the measured electrical resistivity at room temperature is on the order of 10-2?·cm.     

Morphological and electrical properties of SrTiO_3/TiO_2/SrTiO_3 sandwich structures prepared by plasma sputtering

SrTiO_3(STO) and TiO_2 are insulating materials with large dielectric constants and opposite signs of the quadratic coefficient of voltage(α). Insertion of a TiO_2 thin film between STO layers increases the linearity of the capacitance in response to an applied voltage, to meet the increasing demand of large-capacitance-density dynamic random access memory capacitors. Both STO and TiO_2 suffer from the problem of high leakage current owing to their almost equivalent and low bandgap energies. To overcome this, the thickness of the thin TiO_2 film sandwiched between the STO films was varied. A magnetron sputtering system equipped with radio frequency and direct current power supply was employed for depositing the thin films. Ti N was deposited as the top and bottom metal electrodes to form a metal–insulator metal(MIM) structure,which exhibited a very large linear capacitance density of 21 fF/um~2 that decreased by increasing the thickness of the TiO_2 film. The leakage current decreased with an increase in the thickness of TiO_2, and for a 27-nm-thick film, the measured leakage current was 2.0 × 10~(-10) A. X-ray diffraction and Raman spectroscopy revealed that Ti N, STO, and TiO_2 films are crystalline and TiO_2 has a dominant anatese phase structure.     

微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,制备了具有一定晶化率不同Ge含量的氢化微晶硅锗(μcSi1-xGex:H)薄膜.通过Ⅹ射线荧光谱、拉曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外谱、吸收系数谱和电导率的测试,表征了μc-Si_(1-x)Ge_x:H的材料微结构随Ge含量的演变.研究表明:提高Ge含量可以增强μc-Si_(1-x)Ge_x:H薄膜的吸收系数.将其应用到硅基薄膜太阳电池的本征层中可以有效提高电池的短路电流密度(J_(sc)).特别是在电池厚度较薄或陷光不充分的情况下,长波响应的提高会更为显著.应用ZnO衬底后,在Ge含量分别为9%和27%时,μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池的转换效率均超过了7%.最后,将μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池应用在双结叠层太阳电池的底电池中,发现μc-Si_(0.73)Ge_(0.27):H底电池在厚度为800 nm时即可得到比1700 nm厚微晶硅(μc-Si:H)底电池更高的长波响应.以上结果体现μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池作为高效近红外光吸收层,在硅基薄膜太阳电池中应用的前景.     

真空闪蒸法制备钙钛矿薄膜的光学性质研究

近年来,以有机无机杂化铅卤钙钛矿为吸光层的薄膜太阳能电池受到了广泛的关注,不到十年时间其光电转换效率已经从3.8%提高到了23%,这主要归因于有机铅卤钙钛矿材料光吸收系数高,带隙合适并易于调控,电子-空穴扩散长度长等优点。2016年Gr?tzelL等人利用低气压快速去除薄膜前驱体溶剂的方法,获得了高质量的甲脒和溴离子掺杂钙钛矿薄膜。相比于其他传统的溶液制备方法,这种方法能够很好的解决大面积均匀性的问题,为高效率、大面积钙钛矿太阳电池产业化提供了可能。钙钛矿薄膜的成份、结构及其光学性能对于太阳电池的器件性能起决定性作用,因此在该制备技术下,研究不同掺杂种类钙钛矿薄膜对光学性质的影响具有积极的意义。利用真空闪蒸溶液技术制备了3种成分的钙钛矿薄膜,利用扫描电镜、 X射线衍射,吸收光谱和荧光光谱等表征手段对薄膜的形貌、结构和光学性质进行了研究。结果表明,该技术可以用于制备均匀致密、无针孔的高质量甲脒、溴离子掺杂和氯离子掺杂的钙钛矿薄膜(成分分别为(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15,MA3PbI3和MAPb(IxCl1-x)3),薄膜中晶粒的尺寸分别为500, 100和200 nm左右;薄膜的形成过程为溶剂中的DMSO与钙钛矿配位,并在真空闪蒸过程中快速形成相对稳定中间相,经过加热后,薄膜中的DMSO被去除并形成钙钛矿晶体,结构为四方相;甲脒、溴离子和氯离子掺杂的薄膜对可见光有强烈的吸收作用,薄膜吸收边均在750 nm左右;薄膜的掺杂对带隙宽度没有明显影响, 3种成份的薄膜带隙宽度位于1.6 eV左右;甲基胺碘化铅的荧光发射峰在765 nm,甲脒和溴离子掺杂后发光峰位红移至774 nm,氯离子掺杂后薄膜峰位处于761 nm,有微弱的蓝移,且强度出现下降。这可能是晶粒尺寸和薄膜内部缺陷变化导致的。