电沉积Cu(In,Ga)Se_2预置层硫化退火制备Cu(In,Ga)(Se,S)_2薄膜及表征

在550℃下的H2S气氛中退火处理电沉积制备的Cu(In,Ga)Se2(CIGS)预置层,制备了太阳电池光吸收层Cu(In,Ga)(Se,S)2(CIGSS)薄膜.采用X射线能量色散谱、俄歇电子能谱、扫描电镜、X射线衍射和拉曼光谱对退火前后的薄膜进行表征.结果表明,H2S气氛下退火能够实现薄膜中O的去除和S的掺入,同时使得各元素的纵向分布更加均匀并可消除Cu-Se微相.此外,H2S退火还可改善薄膜的结晶性能,并使S和Ga进入黄铜矿结构,薄膜晶格参数变小.     

等离子体增强反应蒸发沉积的氟掺杂氧化铟薄膜的性质

采用直流辉光CF4O2等离子体增强反应蒸发方法沉积了氟掺杂氧化铟透明导电薄膜,经过真空退火处理薄膜的电阻率达到18×10-3Ω·cm,透光率高于80%.研究了掺氟量和退火温度对薄膜电阻率和透光率的影响,结果表明:氟的掺入增加了载流子浓度,使得薄膜的电阻率明显下降,而薄膜的透光率变差,但是可以通过真空退火处理使其得到显著的改善,掺氟量越大需要的退火温度越高.X射线衍射分析说明,氟的掺入使薄膜的无序度增加;退火处理提高了薄膜的结晶状况,改善了薄膜的透光性能,同时也没有增加薄膜的电阻率. 关键词： 透明导电薄膜 氟掺杂 等离子体增强反应蒸发沉积     

超声喷雾热解法制备氮掺杂纳米TiO_2薄膜及其光催化特性研究

利用超声喷雾热解法在玻璃衬底上制备了不同沉积温度下的氮掺杂纳米TiO2薄膜,并525℃的退火处理.通过SEM,XRD和UV-Vis透过光谱等表征手段研究了TiO2薄膜表面形貌、结构特性和光催化特性,并探讨了掺杂作用机理.SEM结果表明,在400℃温度下掺N(原子数分数4%)的TiO2薄膜表面比较均匀,致密性好;XRD分析得出,该薄膜是多晶锐钛矿结构;UV-Vis透过光谱分析得出,该薄膜在可见光区的平均透过率为82%,吸收边红移77 nm,计算得知其禁带宽度变小.在紫外光的照射下,氮掺TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液具有良好的光催化降解作用,降解率可达46.6%.     

锐钛矿相和金红石相Nb:TiO_2电学性质的GGA(+U)法研究

采用基于密度泛函理论第一性原理GGA和GGA+U相结合的方法研究了不同掺杂浓度下锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2的晶体结构、电子结构以及稳定性.结果表明:锐钛矿相Nb:TiO2能带结构与简并半导体类似,呈类金属导电机理.金红石相Nb:TiO2呈半导体导电机理.Nb原子比Ti原子电离产生出更多的电子.锐钛矿相Nb:TiO2中Nb原子的电离率比金红石相Nb:TiO2的大.以上结果说明锐钛矿相Nb:TiO2比金红石相Nb:TiO2更适宜用作TCO材料;掺杂浓度对其杂质能级,费米能级和有效质量都有影响.Nb原子掺杂浓度越高,材料电离率呈降低趋势;形成能计算结果显示:在富钛条件下不利于Nb原子的掺杂,而在富氧条件下有利于Nb原子的掺杂.对于金红石相和锐钛矿相Nb:TiO2,不论是在贫氧或富氧条件下,随着Nb原子掺杂浓度的提高,形成能均增大.     

氢退火对LPCVD生长的ZnO薄膜光学和电学性能的影响

采用低压化学气相沉积(LPCVD)在玻璃衬底上制备了B掺杂ZnO(BZO)薄膜,研究了氢气气氛退火对BZO薄膜光学性能和电学性能的影响。结果表明:在氢气气氛下退火后,BZO薄膜的物相结构和透光率基本无变化,但BZO薄膜的导电能力却明显提高。Hall测试结果表明:在氢气下退火时载流子浓度基本保持不变,但迁移率却明显提高。实验结果可为进一步提高BZO薄膜的光学电学综合性能提供借鉴。     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4复合薄膜 电学、磁学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在LaNiO3/SiO2/Si基底上制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3两种复合薄膜.我们采取了三种退火条件对复合薄膜进行退火处理,研究两种复合薄膜的晶体结构、电学和磁学性能.通过对两种复合薄膜的结构的分析,发现两步法退火后得到复合薄膜同时存在纯钙钛矿相和尖晶石相两种结构.铁电性能测试表明:两种复合薄膜均具有较好的铁电性能,其中三层复合薄膜的剩余极化强度Pr最大可以达到14.9 μC/cm2,这要归因于多层复合薄膜内部的应力-应变效应和界面耦合效应.在电场强度为80kV/cm的漏电流密度数量级仅10-5A/cm2,其导电机制在高电场区满足Schottky机制.介频性能测试表明:复合薄膜的介频特性较差,双层复合薄膜的介电性能较好,其介电常数εr为1078,其介电损耗tgδ较大,约为0.43.此外,对复合薄膜的磁滞回线测试表明:两种复合薄膜中均存在磁学性能,且双层结构复合薄膜的铁磁性能较大,其饱和磁化强度Ms为119 emu/cm3,剩余磁化强度Mr达到31.6 emu/cm3,矫顽场Hc为1360 Oe. 以上测试结果表明,铁电有序和磁有序可以存在于钙钛矿-尖晶石结构当中,通过多层复合和合适退火方式可以增强其铁电和介电性能.     

Ti~+离子注入结合热退火法制备TiO_2纳米薄膜研究

利用金属蒸发真空多弧离子源(MEVVA源)注入机将Ti+离子注入到高纯石英玻璃衬底中,离子注入的加速电压为20 k V,注入剂量为1.5×1017和3×1017ions/cm2,将注入样品在氧气气氛下进行热退火处理,制备了TiO2纳米薄膜。采用光吸收谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对注入样品进行了测试和表征,分析了TiO2薄膜的形成机理。在热退火过程中衬底中离子注入的Ti原子向外扩散到衬底表面被氧化形成了TiO2。TiO2的形成、晶粒尺寸和晶体结构依赖于热退火温度,而形成TiO2薄膜的厚度主要受离子注入剂量和热退火时间的影响。实验结果表明,该方法制备的TiO2纳米薄膜将有望应用于制备具有光催化、自清洁等特殊性能的自清洁玻璃。     

退火对Mn和N共掺杂的Zno0.88Mn0.12O:N薄膜特性的影响

以NH3为掺N源,采用电子柬反应蒸发技术生长了Mn和N共掺杂的Zno0.88Mn0.12O:N薄膜,生长温度为300℃,然后在02气氛中400℃退火0.5 h.X射线衍射测量表明,Zno0.88Mn0.12O(Mn掺杂)薄膜或Zno0.88Mn0.12O:N(Mn和N共掺杂)薄膜仍具有单一晶相纤锌矿结构,未检测到杂质相.与不掺N的Zno0.88Mn0.12O薄膜相比,Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的(002)晶面衍射峰向小角度方向偏移且半高宽变宽.Hall效应测量结果显示,Zno0.88Mn0.12O:N薄膜由退火前的n型导电转变为退火后的P型导电.室温磁特性测量结果表明,虽然原生Zno0.88Mn0.12O:N薄膜呈铁磁性,但其饱和磁化强度M.折算到每个Mn2 仅为约0.20μB,且稳定性不理想,在大气中放置30 d后M.降低到原来的3%左右.退火处理不仅使Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的室温M.增大到每个Mn2 约为0.70μB,且在大气中放置30 d后其M.几乎不变.分析了Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的铁磁性起源及退火导致其铁磁性增强并稳定的机理.     

Cu掺杂Ga2O3薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射和N2气氛退火处理制备了多晶Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪对Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明,Cu掺杂后Ga2O3薄膜的结晶质量变差,透过率明显降低,吸收率增加,光学带隙减小.本征Ga2O3薄膜在紫外、蓝光和绿光出现了发光带,Cu掺杂后紫外和蓝光发射增强,且在475nm处出现了一个新的发光峰.     

氩气退火对氢掺杂AZO薄膜电学性能的影响

采用射频磁控溅射法,在石英玻璃衬底上制备出了性能良好的H掺杂AZO透明导电薄膜,通过XRD、Hall、UV-Vis等测试手段,研究了氩气气氛中退火温度对薄膜电学热稳定性的影响。实验结果显示,随着退火温度的升高,薄膜中载流子的浓度和迁移率下降。分析认为,这与薄膜中氢的逸出密切相关。     

高温氢退火还原V2O5制备二氧化钒薄膜及其性能的研究

过渡金属氧化物二氧化钒(VO₂)在温度340 K附近会发生金属绝缘体的转变(metal-insulator transition, MIT). 基于金属绝缘体的转变性质, VO₂薄膜材料具有很好的应用前景. 本文首先采用脉冲激光沉积制备了高质量的V₂O₅薄膜, 再通过高温氢退火还原V₂O₅薄膜制备出VO₂多晶薄膜. 研究了不同的退火温度、退火时间、退火气氛对VO₂薄膜制备的影响, 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、变温电阻特性测量等手段对样品进行分析, 发现在H₂(5%)/Ar退火气氛下, 在一定的退火温度范围内(500–525 ℃), 退火 3 h, 得到了B相和M相共存的VO₂薄膜, 具有M相的VO₂的MIT特性, 而相同退火温度下退火时间达到4.5 h, 薄膜完全变成B相的VO₂. 通过纯Ar气氛下对B相VO₂再退火, 得到了转变温度为350 K, 电阻突变接近4个数量级的M相的VO₂薄膜. 实现了VO₂的B相和M相的相互转变. 关键词： 2薄膜')" href="#">VO₂薄膜 金属绝缘体转变 氢退火     

基于FTO/VO2/FTO结构的VO2薄膜电压诱导相变光调制特性

采用直流磁控溅射和后退火工艺在掺氟的SnO₂(FTO)导电玻璃衬底上制备VO₂薄膜, 研究了不同退火时间和不同比例的氮氧气氛对VO₂薄膜性能的影响, 对VO₂薄膜的结晶取向、表面形貌、表面元素的相对含量和透过率随波长变化进行了测试分析, 结果表明在最佳工艺条件下制备得到了组分相对单一的VO₂薄膜. 基于FTO/VO₂/FTO结构在VO₂薄膜两侧的透明导电膜上施加电压并达到阈值电压时, 观察到了明显的电流突变. 当接触面积为3 mm×3 mm时, 阈值电压为1.7 V, 阈值电压随接触面积的增大而增大. 与不加电压的情况相比, FTO/VO₂/FTO结构在电压作用下高低温的红外透过率差值可达28%, 经反复施加电压, 该结构仍保持性能稳定, 具有较强的电致调控能力.     

Characterization of RuO2 thin films by Raman spectroscopy

Raman scattering has been used as a technique for the characterization of RuO₂ thin films deposited on different substrates by the metal-organic chemical vapor deposition method and reactive sputtering under various conditions. Red shift and broadening of the linewidth of the Raman peaks are analyzed by the spatial correlation model. The intrinsic linewidth for the RuO₂ films deposited at high and low temperatures has to be adjusted to different values to achieve a good fit for the features. The lineshape and position of the Raman features vary for films deposited on different substrates under the same condition. These differences indicate the existence of stress induced by lattice mismatch and the differential thermal expansion coefficients between RuO₂ and the substrates. After annealing at 650°C in an oxygen atmosphere for 3 h, the linewidth decreases significantly for the RuO₂ thin films deposited at lower temperatures. The results show the improvement of the crystallinity of the films during the annealing process.     

Superconducting Nd1.85Ce0.15CuO4 films grown by the pulsed electron deposition technique

Nd_1.85Ce_0.15CuO_4−δ superconducting thin films were prepared on (1 0 0) SrTiO₃ substrates by pulsed electron deposition technique without reducing atmosphere. Oxygen content is finely controlled by high temperature vacuum annealing, and optimal superconductivity has been obtained. The deposition conditions of the film are discussed in details. Higher deposition temperature and lower gas pressure result in the loss of copper and the appearance of the foreign phase Ce_0.5Nd_0.5O_1.75. High quality Nd_1.85Ce_0.15CuO_4−δ epitaxial films are deposited at 840–870 °C in the mixed gas with a ratio of O₂:Ar = 1:3.     

Electrochromic properties of spray deposited TiO2-doped WO3 thin films

TiO₂-doped WO₃ thin films were deposited onto fluorine-doped tin oxide coated conducting glass substrates using spray pyrolysis technique at 525 °C. The volume percentage of TiO₂ dopant was varied from 13% to 38%. The thin film samples were transparent, uniform and strongly adherent to the substrates. Electrochromical properties of TiO₂-doped WO₃ thin films were studied with the help of cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CA) and chronocoulometry (CC) techniques. It has been found that TiO₂ doping in WO₃ enhances its electrochromic performance. Colouration efficiency becomes almost double and samples exhibit increasingly high reversibility with TiO₂ doping concentrations, in the studied range.     

钽掺杂二氧化钛薄膜的光电性能研究

采用脉冲激光沉积法 (PLD), 以石英玻璃为衬底制备了钽掺杂TiO₂薄膜并研究了薄膜样品的光电性质. 沉积氧气分气压从0.3 Pa变化到0.7 Pa时薄膜样品的帯隙变化范围是3.26 eV到3.49 eV. 通过测量电阻率随温度的变化关系确定了薄膜内部的主要导电机理. 在150 K到210 K温度范围内, 热激发导电机理是主要的导电机理; 而在10 K到150 K范围内; 电导率随温度的变化复合Mott的多级变程跳跃模型 (VRH); 在210 K到300 K范围内, 电阻率和exp(b/T)^1/2呈正比关系. 关键词： 2')" href="#">Ta掺杂TiO₂ 脉冲激光沉积法 薄膜 导电机理     

单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究

采用衬底加热溅射铜锌锡硫(CZTS)四元化合物单靶制备CZTS薄膜,并研究原位退火对制备薄膜的影响.结果表明:在溅射结束后快速升温并保持一段时间,所得到的样品相比于未原位退火的CZTS薄膜结晶质量更好,且表面更平整致密;原位退火后的CZTS薄膜太阳电池性能参数也相应地有所提升,其开路电压(V_(OC))为575 mV,短路电流密度(J_(SC))为8.32 mA/cm~2,光电转换效率达到1.82%.     

基于一维TiO_2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的影响.通过与镍-63辐射源的集成封装,形成三明治结构镍-63/二氧化钛纳米管阵列薄膜/钛片的β伏特同位素电池.实验结果表明,基于氩气氛围下450?C退火的黑色二氧化钛纳米管阵列薄膜具有高的氧空位缺陷浓度和宽的可见-紫外吸收光谱.在使用β辐射总能量为10 m Ci的镍-63辐射源时,同位素电池的开路电压为1.02 V,短路电流75.52 n A,最大有效转换效率为22.48%.     

插入二氧化铈薄膜提高MOD-YBa2Cu3O7-x厚膜超导性能的研究

YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)膜存在“厚度效应”: 随着厚度增加, YBCO薄膜的临界电流密度下降, 尤其是YBCO薄膜的厚度超过1 μm时, 它的临界电流密度急剧下降. 本文在YBCO薄膜之间引入极薄的二氧化铈(CeO₂)薄膜, 成功制备出结构为YBCO/YBCO/CeO₂/YBCO的超导厚膜. 所制备的厚度为2 μm的YBCO膜临界电流密度为1.36 MA/cm² (77 K, 自场), 其性能比相同厚度的纯YBCO膜有了较大幅度的提升. 研究表明CeO₂薄膜起到了传递织构、松弛应力的作用.     

Formation of Ca-doped YBa2Cu4O8 phase in thin films

Ca-doped YBa₂Cu₄O₈ (124) thin films are prepared on (100) SrTiO₃ substrates by annealing the amorphous films deposited using a pulsed laser deposition technique. The X-ray diffraction measurements show that the Ca-doped YBa₂Cu₄O₈ phase is formed by annealing below 800°C at a oxygen pressure of 1 atm. The 124 films have c-axis orientation normal to the substrates. As the Ca content increases, the proportion of the 123 impurity phase in the samples increases. The onset temperature of superconductivity of the Y(Ca)Ba₂Cu₄O₈ films increases from 79 K to 88 K with an increase Ca-substitution for 5 to 10% of Y.