ZnO：V薄膜后退火处理前后的微结构与发光特性

利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在单晶硅(100)衬底上分别制备了ZnO:V薄膜和纯ZnO薄膜。为进一步研究后退火对ZnO:V薄膜结构和发光性质的影响,在两段式快速退火后又在800℃下进行了后退火处理。X射线衍射的结果表明:后退火处理前,钒(V)的掺入使ZnO结晶质量变差,而800℃退火处理后,从ZnO的衍射峰中可以看出,相对于无V杂样品其结晶质量变好。扫描电子显微镜形貌图中可以看出制备的样品薄膜颗粒大小均匀,薄膜致密度较高。光致发光(PL)谱的研究表明:ZnO:V薄膜在800℃退火处理后,紫外和绿带发光峰均增强,但紫外发光峰增强得更多;与同样条件下制备的纯ZnO薄膜的PL谱比较,发现V掺杂后样品的紫外激子复合发光峰的强度明显增强且峰位发生蓝移,而缺陷引起的绿带发光峰的强度降低。     

ZnO∶V薄膜后退火处理前后的微结构与发光特性

利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在单晶硅(100)衬底上分别制备了ZnO∶V薄膜和纯ZnO薄膜。为进一步研究后退火对ZnO∶V薄膜结构和发光性质的影响,在两段式快速退火后又在800℃下进行了后退火处理。X射线衍射的结果表明:后退火处理前,钒(V)的掺入使ZnO结晶质量变差,而800℃退火处理后,从ZnO的衍射峰中可以看出,相对于无V杂样品其结晶质量变好。扫描电子显微镜形貌图中可以看出制备的样品薄膜颗粒大小均匀,薄膜致密度较高。光致发光(PL)谱的研究表明:ZnO∶V薄膜在800℃退火处理后,紫外和绿带发光峰均增强,但紫外发光峰增强得更多;与同样条件下制备的纯ZnO薄膜的PL谱比较,发现V掺杂后样品的紫外激子复合发光峰的强度明显增强且峰位发生蓝移,而缺陷引起的绿带发光峰的强度降低。     

热处理对ZnO:Zn荧光薄膜结晶性能的影响

用热处理方法对电子束蒸发制备的ZnO:Zn荧光薄膜分别进行400,600℃退火处理。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、光致发光光谱等方法,表征了ZnO:Zn荧光薄膜的结构、成分、形貌、发光性能。在ZnO:Zn荧光薄膜的X射线衍射谱和扫描电子显微镜照片中,可以看出经退火处理后结晶状况大大改善,多晶结构趋于规则,晶粒更加均匀且膜层结构更加致密。在ZnO:Zn荧光薄膜的光致发光谱中,检测到490nm处发光峰,认为一价氧空位(V_O)充当发光中心,且薄膜的光致发光强度受热处理温度的影响很大。实验表明随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,弥补了薄膜晶体表面的表面缺陷,薄膜的发光性能不断提高。     

热处理对ZnO∶Zn荧光薄膜结晶性能的影响

用热处理方法对电子束蒸发制备的ZnO∶Zn荧光薄膜分别进行400,600℃退火处理。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、光致发光光谱等方法,表征了ZnO∶Zn荧光薄膜的结构、成分、形貌、发光性能。在ZnO∶Zn荧光薄膜的X射线衍射谱和扫描电子显微镜照片中,可以看出经退火处理后结晶状况大大改善,多晶结构趋于规则,晶粒更加均匀且膜层结构更加致密。在ZnO∶Zn荧光薄膜的光致发光谱中,检测到490 nm处发光峰,认为一价氧空位(VO)充当发光中心,且薄膜的光致发光强度受热处理温度的影响很大。实验表明随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,弥补了薄膜晶体表面的表面缺陷,薄膜的发光性能不断提高。     

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。     

利用P-MBE方法在(400)Si衬底上生长ZnO薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)方法在(400)Si衬底上生长ZnO薄膜。为改善生长后样品的质量,把样品解理成三块后,在不同温度下氧气气氛中退火。通过X射线衍射(XRD)谱和光致发光(PL)谱进行表征,讨论了用P-MBE方法在Si基上生长的ZnO的室温光致发光发光峰的可能原因。     

Zn离子注入和退火对ZnO薄膜光学性能的影响

 利用溶胶凝胶方法在石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜，将能量56 keV、剂量1×10¹⁷ cm^-2的Zn离子注入到薄膜中。离子注入后，薄膜在500~900 ℃的氩气中退火，利用X射线衍射谱、光致发光谱和光吸收谱研究了离子注入和退火对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。结果显示：衍射峰在约700 ℃退火后得到恢复；当退火温度小于600 ℃时，吸收边随着退火温度的提高发生蓝移，超过600 ℃时，吸收边随着退火温度的提高发生红移；近带边激子发光和深能级缺陷发光都随退火温度的提高而增强。     

高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构及室温光致发光特性

采用射频磁控溅射方法制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜,研究了退火处理对高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构演化和光致发光(PL)特性的影响。X射线衍射分析结果表明:Er/Yb掺杂导致ZnO薄膜的晶粒细化及择优取向性消失,ZnO晶粒随退火温度的增加而逐渐长大。900℃退火时,出现Er3 、Yb3 偏析,退火温度高于1000℃时,薄膜与基体间发生了界面反应,1200℃时,ZnO完全转变为Zn2SiO4相。光致发光测量结果表明:高于900℃退火处理后,Er/Yb共掺ZnO薄膜在1540 nm附近具有明显的光致发光,发光强度在退火温度为1050℃时达到最大值;光致发光光谱呈现典型的晶体基质中Er3 离子发光光谱所具有的明锐多峰结构特征。此外,探讨了薄膜结构演化及其对光致发光光谱的影响。     

退火对ZnO薄膜光学特性的影响

用射频磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备出ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了退火温度对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;随着退火温度的升高,(002)XRD峰强度和平均晶粒尺寸增大,(002)XRD峰半高宽(FWHM)减小,光致发光紫外峰强度增强。结果证明,用射频磁控溅射法通过适当控制退火温度可得到高质量ZnO薄膜。     

直立Zn_2GeO_4/ZnO纳米棒阵列的制备及其发光性质研究

利用化学气相沉积法(CVD)在表面溅射Au和沉积ZnO籽晶的硅衬底上分别生长高度有序、垂直密布的直立Zn2GeO4/ZnO纳米棒阵列,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)谱测试手段对所制备样品进行表征和发光特性的研究。所制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒的直径为350~400 nm,高度为10~11μm;室温PL谱观察到3个来源于Zn2GeO4的典型发光峰。最后,对CVD法制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒生长机理进行了分析。该种直立性良好的一维纳米棒材料可以广泛地应用到纳米光电子器件中。     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射     

氮气氛中高温退火对ZnO薄膜发光性质的影响

以二乙基锌和水汽分别作为锌源和氧源,用LP-MOCVD方法在p型Si(100)衬底上生长了单一取向的ZnO薄膜。对得到的样品在氮气气氛中进行高温热处理,退火温度分别为900,1000,1100℃。利用室温PL谱、XRD、AFM、XPS等方法对样品的性质进行了研究。研究表明:(1)随着退火温度的升高,样品的结晶性质也逐渐提高,从表面形貌观察到晶粒尺寸逐渐增大;(2)当退火温度从900℃升高至1000℃时,样品的光致发光谱中可见光波段的发光强度有所减弱,而紫外波段的发光强度明显增强;当退火温度升高至1100℃时,可见光波段的发光几乎完全被抑制,而紫外波段的发光强度急剧增强。分析认为,高温退火改善晶体结晶质量的同时调制了样品的Zn/O比,氮气气氛下的热处理使得样品内的氧原子逸出,来自受主缺陷OZn的可见发射随温度升高逐渐减弱,而当退火温度达到1000℃以上时样品成为富锌状态,此时与施主缺陷Zni有关的紫外发射急剧增强。     

The Al-doping and post-annealing treatment effects on the structural and optical properties of ZnO:Al thin films deposited on Si substrate

Al-doped ZnO (ZnO:Al) thin films with different Al contents were deposited on Si substrates using the radio frequency reactive magnetron sputtering technique. X-ray diffraction (XRD) measurements showed that the crystallinity of the films was promoted by appropriate Al content (0.75 wt.%). Then the ZnO:Al film with Al content of 0.75 wt.% was annealed in vacuum at different temperatures. XRD patterns revealed that the residual compressive stress decreased at higher annealing temperatures. While the surface roughness of the ZnO:Al film annealed at 300 °C became smoother, those of the ZnO:Al films annealed at 600 and 750 °C became rougher. The photoluminescence (PL) measurements at room temperature revealed a violet, two blue and a green emission. The origin of these emissions was discussed and the mechanism of violet and blue emission of ZnO:Al thin films were suggested. We concluded that the defect centers are mainly ascribed to antisite oxygen and interstitial Zn in annealed (in vacuum) ZnO:Al films.     

退火温度对Cu:ZnO薄膜绿光发射的影响

利用溶胶-凝胶法在Si衬底上制备了不同退火温度的Cu:ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜和光致发光谱研究了样品的晶格结构、表面形貌、成分及其发光特性.结果表明:所有样品均具有高度的c轴择优取向,随着退火温度的升高,样品的结晶质量变好,样品的表面都被晶粒覆盖,强而稳定的绿光发射被观察到.绿光强度随退火温度的升高先增加后减小,发光中心位置不随退火温度的变化而改变,这样的绿光发射强而稳定.XRD和XPS结果表明,随退火温度的升高Cu2+还原为Cu+,导致Cu:ZnO薄膜形成的缺陷是VZn,所以绿光发射是由VZn引起的.Cu2+还原为Cu+时,Cu:ZnO薄膜中VZn浓度增加,使绿光发射强度增大.当退火温度超过800?C时,Cu2+的还原能力变差,绿光发射强度减弱.     

Effect of different annealing temperature on Sb-doped ZnO thin films prepared by pulsed laser deposition on sapphire substrates

Influence of annealing temperature on the properties of Sb-doped ZnO thin films were studied. Hall measurement results indicated that the Sb-doped ZnO annealed at 950 °C was p-type conductivity. X-ray diffraction (XRD) results indicated that the Sb-doped ZnO thin films prepared at the experiments are high c-axis oriented. It was worth noting that p-type sample had the worst crystallinity. The measurements of low-temperature photoluminescence (PL) spectra indicate that the sample annealed at the temperatures of 950 °C showed strong acceptor-bound exciton (A⁰X) emission, and confirmed that it is related to Sb-doping by comparing with the undoped ZnO low-temperature PL spectrum.     

纳米ZnO薄膜的激子光致发光特性

报道了纳米ZnO薄膜激子光致发光(PL)与温度的关系。首先利用低压金属有机化学气相沉积(LPMOCVD)技术生长ZnS薄膜,然后将ZnS薄膜在氧气中于800℃下热氧化2h获得纳米ZnO薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明,纳米ZnO薄膜具有六角纤锌矿多晶结构且具有择优(002)取向。室温下观察到一束强的紫外(326eV)光致发光(PL)和很弱的深能级(DL)发射。根据激子峰的半高宽(FWHM)与温度的关系,确定了激子纵向光学声子(LO)的耦合强度(ГLO)。     

Effects of high-dose Ge ion implantation and post-implantation annealing on ZnO thin films

This paper reports that ion implantation to a dose of 1×10¹⁷ ions/cm² was performed on c-axis-orientated ZnO thin films deposited on (0001) sapphire substrates by the sol-gel technique. After ion implantation, the as-implanted ZnO films were annealed in argon ambient at different temperatures from 600-900℃. The effects of ion implantation and post-implantation annealing on the structural and optical properties of the ZnO films were investigated by x-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL). It was found that the intensities of (002) peak and near band edge (NBE) exitonic ultraviolet emission increased with increasing annealing temperature from 600-900℃. The defect related deep level emission (DLE) firstly increased with increasing annealing temperature from 600- 750℃, and then decreased quickly with increasing annealing temperature. The recovery of the intensities of NBE and DLE occurs at \sim 850℃ and \sim 750℃ respectively. The relative PL intensity ratio of NBE to DLE showed that the quality of ZnO films increased continuously with increasing annealing temperature from 600 - 900℃.     

扩散掺杂的p型ZnO薄膜的光学性质研究

采用原子层沉积技术(atomic layer deposition)在InP衬底上生长ZnO薄膜,并在不同温度下(500和700 ℃)进行热退火处理,将P掺杂进入ZnO,得到p型ZnO薄膜。样品的光学特性通过光致发光光谱(photoluminescence, PL)来测定,得出热退火温度是影响P扩散掺杂的重要因素,低温PL光谱中,700 ℃热退火1 h样品的光谱展现出四个与受主相关的发射峰：3.351,3.311,3.246和3.177 eV,分别来自受主束缚激子的辐射复合(A°X)、自由电子到受主的发射(FA)、施主受主对的发射(DAP)以及施主受主对的第一纵向声子伴线(DAP-1LO),计算得到受主束缚能为122 meV,与理论计算结果一致。通过热扩散方式实现了ZnO薄膜的p型掺杂,解决了制约ZnO基光电器件发展的主要问题, 对ZnO基半导体材料及其光电器件的发展有重要意义。     

The effects of post-thermal annealing on the optical parameters of indium-doped ZnO thin films

Indium-doped ZnO thin films are deposited on quartz glass slides by RF magnetron sputtering at ambient temper- ature. The as-deposited films are annealed at different temperatures from 400 C to 800 C in air for 1 h. Transmittance spectra are used to determine the optical parameters and the thicknesses of the films before and after annealing using a nonlinear programming method, and the effects of the annealing temperatures on the optical parameters and the thickness are investigated. The optical band gap is determined from the absorption coefficient. The calculated results show that the film thickness and optical parameters both increase first and then decrease with increasing annealing temperature from 400 C to 800 C. The band gap of the as-deposited ZnO:In thin film is 3.28 eV, and it decreases to 3.17 eV after annealing at 400 C. Then the band gap increases from 3.17 eV to 3.23 eV with increasing annealing temperature from 400 C to 800 C.