生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响

采用反应射频磁控溅射方法，在Si (100) 基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用 原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、拉曼光谱等表征技术，研究了沉积温度 对ZnO薄膜的表面形貌、晶粒尺度、应力状态等结晶性能的影响；通过沉积温度对透射光谱 和光致荧光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的结晶特性与光学性能之间的关系.研究结果显示， 在室温至500℃的范围内，ZnO薄膜的晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加，在沉积温度为500 ℃时达到最大；当沉积温度为750℃时，ZnO薄膜的晶粒尺度有所减小；在室温至750℃的范 围内，薄膜中ZnO晶粒与Si基体之间均存在着相对固定的外延关系；在沉积温度低于500℃时 ，制备的ZnO薄膜处于压应变状态，而750℃时沉积的薄膜表现为张应变状态.沉积温度的不 同导致ZnO薄膜的折射率、消光系数、光学禁带宽度以及光致荧光特性的变化，沉积温度对 紫外光致荧光特性起着决定性的作用.此外，探讨了影响薄膜近紫外光致荧光发射的可能因 素. 关键词： ZnO薄膜 表面形貌 微观结构 光学常数     

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     

ZnO-Si不同退火条件对生长ZnSe薄膜的影响

研究了作为缓冲层的ZnO薄膜在不同的退火时间、退火温度下退火对Si衬底上生长ZnSe膜质量的影响。当溅射有ZnO膜的Si(111)衬底的退火条件变化时，从X射线衍射谱（XRD）和光致发光谱（PL）中可见，ZnSe(111)膜的晶体质量有较大的变化。变温的PL谱表明，Si衬底上生长的具有ZnO缓冲层的ZnSe膜的近带边发射峰起源于自由激子发射。     

LP-MOCVD异质外延ZnO薄膜中的应力及对缺陷的影响

利用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)在Si基片上外延生长ZnO薄膜，制备了两类样品 ：一类是在Si上直接外延ZnO，另一类是在Si上通过SiC过渡层来外延ZnO.根据两类样品的拉 曼光谱、x射线衍射、原子力显微图和光致发光的结果，表明ZnO外延薄膜中的张应力对薄膜 的结晶状况有着重要的影响，使用SiC过渡层能够有效缓解ZnO薄膜中的张应力，减小缺陷浓 度，提高ZnO外延层的质量；然后根据缺陷的形成机制进一步提出，对于ZnO/Si，其中较大 的张应力导致了高浓度的非辐射复合缺陷的形成，使得样品的紫外和绿峰的发射强度均大大 降低；对于ZnO/SiC/Si，其中较小的张应力导致ZnO薄膜中主要形成氧替位缺陷O_{Zn，从而使发光中的绿峰增强. 关键词： ZnO薄膜 应力 缺陷 拉曼光谱}     

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。     

退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

 利用对向靶射频磁控溅射系统在Si（100）衬底上制备了ZnO薄膜，并对其进行了退火和超声处理。采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析。结果表明：沉积态ZnO薄膜（002）择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大。随退火温度的升高，颗粒粒径增大，样品的取向性和结晶度都明显变好，应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低。超声处理缓解了薄膜中的张应力，晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时，沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高，出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强，而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化，峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后，发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带。     

Si(001)基片上反应射频磁控溅射ZnO薄膜的两步生长方法

利用反应射频磁控溅射技术，采用两步生长方法制备了ZnO薄膜，探讨了基片刻蚀时间和低温过渡层沉积时间对ZnO薄膜生长行为的影响.研究结果表明，低温ZnO过渡层的沉积时间所导致的薄膜表面形貌的变化与过渡层在Si(001)表面的覆盖度有关.当低温过渡层尚未完全覆盖基片表面时，ZnO薄膜的表面岛尺度较小、表面粗糙度较大，薄膜应力较大；当低温过渡层完全覆盖Si(001)基片后，ZnO薄膜的表面岛尺度较大、表面粗糙度较小，薄膜应力较小.基片刻蚀时间对薄膜表面形貌的影响与低温过渡层的成核密度有关.随着刻蚀时间的增加，ZnO薄膜的表面粗糙度逐渐下降，表面形貌自仿射结构的关联长度逐渐减小. 关键词： ZnO薄膜 反应射频磁控溅射 两步生长 形貌分析     

退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响

用射频反应溅射法在Si（111）衬底上制备了C轴取向的多晶ZnO薄膜，通过不同温度的退火处理，研究了退火对多晶ZnO薄膜结构和发光特性的影响.由x射线衍射得知，随退火温度的升高，晶粒逐渐变大，薄膜中压应力由大变小至出现张应力.光致发光测量发现，样品在430nm附近有一光致发光峰, 峰的强度随退火温度升高而减弱，联合样品电阻率随退火温度升高而逐渐变大的测量及能级图，推测出ZnO薄膜中的蓝光发射主要来源于锌填隙原子缺陷能级与价带顶能级间的跃迁. 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应溅射     

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。     

磁控溅射制备ZnO薄膜及其声表面波特性

通过射频磁控溅射技术在GaAs，Au/GaAs，Si和玻璃基片上成功制备了ZnO多晶薄膜，利用X射线衍射对ZnO薄膜的取向、结晶性进行了表征，结果表明ZnO薄膜呈完全c轴取向，Au缓冲层可以有效地改善ZnO薄膜的晶体质量，X射线摇摆曲线结果表明ZnO(002)衍射峰的半高宽仅为2.41°，同时发现Au缓冲层的结晶质量对ZnO薄膜的c轴取向度有很大影响，通过扫描电子显微镜对ZnO/GaAs和ZnO/Au/GaAs薄膜的表面形貌进行了观测，利用网络分析仪对IDT/ZnO/GaAs薄膜的声表面波特性进行了测量. 关键词： ZnO薄膜 X射线衍射 声表面波     

SiC缓冲层对Si表面生长的 ZnO薄膜结构和光电性能的改善

用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了ZnO/SiC/Si和 ZnO/Si薄膜并制成了紫外探测器。利用X射线衍射(XRD),光致发光(PL)谱,I-V曲线和光电响应谱对薄膜的结构和光电性能进行了研究。实验结果表明:SiC缓冲层改善了ZnO薄膜的结晶质量和光电性能,其原因可能是SiC作为柔性衬底能够减少ZnO与Si 之间大的晶格失配和热失配导致的界面缺陷和界面态。     

The structure and optical properties of SiC film on Si (111) substrate with a ZnO buffer layer by RF-magnetron sputtering technique

We have fabricated a multiply layer SiC/ZnO on Si substrates using the RF-magnetron sputtering technique with the targets of a single crystalline SiC and a polycrystalline ZnO. The as-deposited films were annealed in the temperature range of 600–1000 °C under nitrogen ambient. We have observed a strong ultraviolet (UV) emission (370 nm) from the as-deposited SiC/ZnO film and an intense violet emission (412 nm) from the film annealed at high temperature (1000 °C) under nitrogen ambient. The SiC film quality and the PL intensities are considered to be strongly dependent on the crystalline quality of the ZnO buffer layer. With the increase of the annealing temperature, the crystalline quality of the ZnO buffer layer is improved, resulting in the improvement of the SiC film quality and the increase of the PL intensities. The thin films have been characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) to provide the evidences of photoluminescence (PL). We suggest that the UV emission could be attributed to the nanocrystal silicon particles, that the 395 nm band is related to ZnO buffer layer and has a great relation to the crystalline quality of the ZnO film, and that the violet emission is associated with the emission luminescence from 6H-SiC, which bears on the SiC film quality. The obtained results are expected to have important applications in modern optoelectronic devices.     

Ti离子注入和退火对ZnS薄膜结构和光学性质的影响

利用真空蒸发法在石英玻璃衬底上制备了ZnS薄膜,将能量80 keV,剂量1×10¹⁷ cm^-2的Ti离子注入到薄膜中,并将注入后的ZnS薄膜进行退火处理,退火温度500—700 ℃.利用X射线衍射（XRD）研究了薄膜结构的变化,利用光致发光（PL）和光吸收研究了薄膜光学性质的变化.XRD结果显示,衍射峰在500 ℃退火1 h后有一定程度的恢复;光吸收结果显示,离子注入后光吸收增强,随着退火温度的上升,光吸收逐渐降低,吸收边随着退火温度的提高发生蓝移;PL显示,薄 关键词： ZnS薄膜 离子注入 X射线衍射 光致发光     

Influence of buffer layer thickness on the structure and optical properties of ZnO thin films

A series of ZnO thin films were deposited on ZnO buffer layers by DC reactive magnetron sputtering. The buffer layer thickness determination of microstructure and optical properties of ZnO films was investigated by X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL), optical transmittance and absorption measurements. XRD results revealed that the stress of ZnO thin films varied with the buffer layer thickness. With the increase of buffer layer thickness, the band gap edge shifted toward longer wavelength. The near-band-edge (NBE) emission intensity of ZnO films deposited on ZnO buffer layer also varied with the increase of thickness due to the spatial confinement increasing the Coulomb interaction between electrons and holes. The PL measurement showed that the optimum thickness of the ZnO buffer layer was around 12 nm.     

氧压对飞秒激光沉积ZnO/Si(100)薄膜光学性能的影响

利用飞秒脉冲激光沉积法在n-Si（100）单晶衬底上制备了ZnO薄膜, 分析了衬底温度、激光能量、氧压及退火处理对薄膜结构和光学性能的影响. X射线衍射结果表明, 当激光能量为15?mJ、氧压为10?mPa时, 80?℃生长的薄膜取向性最好. 场扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸随激光能量的增加而减小、随衬底温度的升高而增大且退火后明显变大. 紫外-可见透射光谱显示薄膜具有90%以上的可见光透过率.光致发光谱表明当氧压为10 mPa时,除了ZnO的紫外本征峰外, 还有一波长为410 nm的强紫光峰, 当氧压增至20 mPa以上, 所有缺陷峰均消失, 只有376 nm处的紫外本征峰. 与纳秒激光法所制备的薄膜特性进行了比较, 结果表明, 虽然纳秒激光沉积所制备的薄膜具有更高的c轴取向度, 但飞秒激光沉积制备的薄膜具有更好的发光性能. 关键词： 氧化锌 飞秒脉冲激光沉积 透过率 光致发光     

Optical Analysis of Nanocrystalline ZnO Films Coated on Porous Silicon by Radio Frequency (RF) Magnetron Sputtering

Zinc oxide thin films have been deposited onto porous silicon (PSi) substrates at high growth rates by radio frequency (RF) sputtering using a ZnO target. The advantages of the porous Si template are economical and it provides a rigid structural material. Porous silicon is applied as an intermediate layer between silicon and ZnO films and it contributed a large area composed of an array of voids. The nanoporous silicon samples were adapted by photo electrochemical (PEC) etching technique on n-type silicon wafer with (111) and (100) orientation. Micro-Raman and photoluminescence (PL) spectroscopy are powerful and non-destructive optical tools to study vibrational and optical properties of ZnO nanostructures. Both the Raman and PL measurements were also operated at room temperature. Micro-Raman results showed that the A₁(LO) of hexagonal ZnO/Si(111) and ZnO/Si(100) have been observed at around 522 and 530 cm^–1, re- spectively. PL spectra peaks are distinctly apparent at 366 and 368 cm^–1 for ZnO film grown on porous Si(111) and Si(100) substrates, respectively. The peak luminescence energy in nanocrystalline ZnO on porous silicon is blue-shifted with regard to that in bulk ZnO (381 nm). The Raman and PL spectra pointed to oxygen vacancies or Zn interstitials which are responsible for the green emission in the nanocrystalline ZnO.     

脉冲激光沉积方法制备ZnO薄膜生长参量对发光特性的影响

用脉冲激光沉积（PLD）方法在Si（111）衬底上制备了ZnO薄膜。以325nmHe-Cd激光器为光源对薄膜进行了荧光光谱分析,用X射线衍射仪（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对薄膜的结构和形貌进行了分析。脉冲激光沉积方法的主要生长参量为氧压、激光重复频率、生长温度和激光能量。通过控制这些参量变量,研究了这些参量对ZnO薄膜发光特性的影响,得到了用于紫外发光的ZnO薄膜生长的优化条件：发现在温度为650℃左右、氧压50Pa左右、频率5Hz左右的范围内能得到半峰全宽较窄,强度较大的紫外发光峰。分析认为紫外峰主要是由激子辐射复合发光形成的,绿光带主要和Ozn的存在密切相关,氧空位是蓝光发射的重要原因。     

ZnO/Zn界面对纳米ZnO薄膜光学性质的影响

采用氧等离子体辅助电子束蒸发金属Zn后低温退火的方法制备纳米ZnO薄膜。利用X射线衍射(XRD)谱、拉曼(Raman)谱、X射线光电子能谱(XPS)以及光致发光(PL)谱等手段,分析了退火温度及ZnO/Zn界面对样品的结构和发光性质的影响。Raman结果表明随着退火温度的升高,界面模式(Es)振动减弱并向低波数方向移动。当退火温度为400℃时,界面振动消失,Zn全部转化成具有六方纤锌矿结构的ZnO,得到化学配比的纳米ZnO薄膜。PL谱表明,经400℃退火处理的样品紫外发射最强,发光性质最好。