脉冲激光沉积温度及氧压对Bi2Sr2Co2Oy热电薄膜晶体结构与电输运性能的影响

利用脉冲激光沉积技术在c-Al₂O₃单晶基片上制备了Bi₂Sr₂Co₂O_y热电薄膜并研究了沉积温度和氧压对薄膜晶体结构及电输运性能的影响.在最佳沉积条件下制备的单相、c轴取向的Bi₂Sr₂Co₂O_y薄膜的室温电阻率ρ和塞贝克系数S分别为2.9mΩ/cm和110μupV/K,其功率因子S²/ρ好于在单晶样品上得到的值.此外,该薄膜在低温下表现出较强的负磁阻效应,在2K,9T时达到了40%.     

沉积于MgO基片上的La0.7Ca0.3MnO3薄膜的应变弛豫和磁电阻特性

利用90°离轴射频磁控溅射方法将La_0.7Ca_0.3MnO₃(LCMO)沉积于(001)取向的MgO单晶基片上,薄膜厚度变化范围为5nm到200nm. 通过掠入射X射线衍射技术测量了LCMO/MgO薄膜的面内晶格常数, 结合常规X射线衍射研究了LCMO薄膜的晶格应变及其弛豫情况, 用四探针法测量了薄膜的磁电阻特性.结果表明, LCMO/MgO薄膜均为(001)取向生长, 在厚度小于5nm时已经发生应变弛豫, 当薄膜厚度为100nm以上时, 薄膜的微应变接近于完全弛豫, 并表现出与块体材料类似的磁电阻特性, 具有较大的磁电阻和较高的磁电阻峰值温度.     

Ta_2O_5薄膜的低能离子辅助蒸镀

用低能氧离子辅助蒸镀技术,制备了一系列Ta_2O_5薄膜.观测了薄膜的微结构,测量了薄膜的光吸收和光散射.实验指出,离子束轰击和基片加热同时进行,能够制得透明而匀均的Ta_2O_5薄膜.     

n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-Cu2ZnSnS4太阳能电池光伏特性的分析

具有高光吸收系数的半导体Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)薄膜是一种新型太阳能电池材料. 本文对n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS结构的CZTS薄膜太阳能电池进行分析, 讨论CZTS薄膜的掺杂浓度、厚度、缺陷态和CdS薄膜的掺杂浓度、 厚度对太阳能电池转换效率的影响以及太阳能电池的温度特性. 分析表明, CZTS薄膜作为太阳能电池的主要光吸收层, CZTS薄膜的掺杂浓度和厚度的取值对太阳能电池的转换效率有显著影响, CZTS薄膜结构缺陷态的存在会导致太阳能电池性能的下降. CdS缓冲层的掺杂浓度、厚度对太阳能电池光伏特性的影响较小. 经结构参数优化得到的n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS薄膜太阳能电池的最佳光 伏特性为开路电压1.127 V、短路电流密度27.39 mA/cm²、填充因子87.5%、 转换效率27.02%,转换效率温度系数为-0.14%/K.     

脉冲激光沉积制备的Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的结构与磁性

用脉冲激光沉积(PLD)的方法在硅单晶基片上制备了Ti₉₀Cr₁₀和Co₈₀Cr₂₀/Ti₉₀Cr₁₀薄膜，用XRD研究了Ti₉₀Cr₁₀薄膜的晶体结构与制备温度的关系，结果表明随着温度升高，薄膜从非晶态逐步向晶态转化，并且计算了Ti₉₀Cr₁₀薄膜的晶粒大小以及晶格常数. 利用透射电镜对Ti₉₀Cr₁₀薄膜进行了表面和截面形貌的表征. 采用纳米压痕仪对Ti₉₀Cr₁₀薄膜的硬度和膜基界面结合力进行了分析，表明薄膜的硬度和膜基结合力随制备条件改变有所变化，制备温度增加，薄膜的硬度和膜基结合力随之增加. 利用Ti₉₀Cr₁₀薄膜作为中间层，用PLD制备了Co₈₀Cr₂₀磁性层，获得了很好的垂直磁化性质，膜厚减小，矫顽力和矩形比有所增加，600℃真空条件下制备的Co₈₀Cr₂₀(8 nm)/Ti₉₀Cr₁₀(14 nm)薄膜的矫顽力为65.25 kA/m，矩形比为0.86，并且讨论了Co₈₀Cr₂₀/Ti₉₀Cr₁₀薄膜的磁化性质.     

氧氩比对SnO2/Ag/SnO2透明导电膜光电性能的影响

在室温及不同的氧氩比条件下,采用射频磁控溅射Ag层和直流磁控溅射SnO₂层,在载玻片衬底上制备出了SnO₂/Ag/SnO₂多层薄膜.用霍尔效应测试仪、四探针电阻测试仪和紫外-可见-近红外光谱仪等表征了薄膜的电学性质和光学性质.实验结果表明:当氧氩比为1:14时,所制得的薄膜的光电性质优良指数最大,为1.69×10^-2 Ω^-1;此时,薄膜的电阻率为9.8×10^-5 Ω·cm,方电阻为9.68 Ω/sq,在400~800 nm可见光区的平均光学透射率达85%;并且,在氧氩比为1:14时,利用射频磁控溅射Ag层和直流磁控溅射SnO₂层在PET柔性衬底上制备出了光电性质优良的柔性透明导电膜,其在可见光区的平均光学透过率达85%以上,电阻率为1.22×10^-4 Ωcm,方电阻为12.05 Ω/sq.     

第2系列ZrO2(Y2O3)薄膜的慢正电子研究

用慢正电子技术研究了在溅射时不加偏压,衬底加热300℃,纯Ar气氛下制备的用Y_{2O3稳定的ZrO2薄膜材料(简称YSZ薄膜),发现了YSZ薄膜在不同 深度处的缺陷分布情况,退火温度对YSZ薄膜缺陷有影响.简要讨论了致密、优质YSZ薄膜的 制备方法.}     

不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

采用对靶磁控溅射方法在单晶Si(100)基片上制备了反钙钛矿结构的Mn₃CuN_x薄膜.通过控制制备过程中的反应气体氮气(N₂) 流量(N₂/Ar+N₂), 研究了氮含量对Mn₃CuN_x薄膜结构及物理性能的影响.分别利用X射线衍射仪、俄歇电子能谱、 原子力显微镜、X射线光电子能谱、物理性能测试系统和超导量子干涉仪, 对所制备薄膜的晶体结构、成分、表面形貌和电、磁输运性质进行了测试.结果表明:制备的薄膜均为反钙钛矿立方结构,且沿 (200) 晶面择优生长.随着氮含量的增大,薄膜表面粗糙度和颗粒度尺寸逐渐增大, 导致电阻率增加.氮含量对薄膜的电输运性质没有影响,所有薄膜电阻率均随着温度的降低逐渐增大, 呈现半导体型导电行为,这与对应的块体材料结果相反.Mn₃CuN_x薄膜随着测试温度的增大发生了 亚铁磁到顺磁的磁转变,且N含量的增大降低了磁有序转变温度,主要是由于N缺陷对Mn₆N八面体结构中 磁交换作用的影响所致.     

CO_2激光预处理参数对石英基片表面粗糙度的影响

为研究CO2激光预处理参数对熔石英基片表面粗糙度的影响,采用频率为100 Hz,光斑面积为1 mm2的CO2激光对理想的熔石英基片进行辐照处理,根据处理后基片表面微观形貌特征将修复程度分别定义为轻度、中度和重度修复,并对3种修复程度下基片的表面粗糙度值进行了统计。研究了不同脉冲作用时间和不同占空比(激光功率)的激光束单点单次辐照基片后的表面粗糙度。结果表明:石英基片的表面粗糙度均方根值和处理造成的凹陷深度均随脉冲作用时间和功率的增加逐渐变大;均方根值的增幅逐渐增加,凹陷深度的增幅逐渐减小。     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术，分别沉积Ti和Ti/Al膜，经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序，分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27     

2-2型磁电复合薄膜CoFe2O4/Pb(Zr0.53Ti0.47)O3静磁耦合

运用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si基片上旋涂制备了2-2型CoFe₂O₄/Pb(Zr_0.53Ti_0.47)O₃磁电复合薄膜．制备的磁电薄膜结构为基片/PZT/CFO/PZT*/CFO/PZT,通过改变中间层PZT*溶胶的浓度,改变磁性层间距以及静磁耦合的大小．SEM结果表明,复合薄膜结构致密,呈现出界面清晰平整的多层结构．制备的复合薄膜具有较好的铁电与铁磁性能．实验还研究了静磁耦合对薄膜磁电性能的影响,结果表明,随着复合薄膜磁性层间距的减小,静磁耦合效应的增加,磁电电压系数有逐渐增大的趋势.     

单晶和孪晶的Zn0.96Co0.04O稀磁半导体薄膜的制备与研究

采用分子束外延技术分别在不同晶面的蓝宝石（sapphire Al₂O₃）基片上制备了沿c轴生长的Zn_0.96Co_0.04O稀磁半导体薄膜.发现在Al₂O₃（1120）晶面（a面）上薄膜是二维层状外延生长的高质量单晶薄膜,而在Al₂O₃（0001）晶面（c面）上薄膜却具有有趣的孪晶结构,部分区域相互之间有一个30°的面内转动来减少和基片之间的失配度.在孪晶薄膜中存在的这些相互旋转形成的区域界面上会引起载流子强烈的散射作用,导致载流子迁移率的下降和平均自由程的缩短.利用X射线吸收精细结构技术证明了无论单晶还是孪晶的Zn_0.96Co_0.04O薄膜中所有的Co都以+2价替代进入了ZnO的晶格,而没有形成任何杂相.而对其磁性研究发现,孪晶的薄膜样品比高质量的单晶薄膜样品具有大得多的饱和磁矩.这充分说明孪晶薄膜中的铁磁性来源与缺陷有关.我们还对铁磁性耦合机制进行了探讨. 关键词： Co掺杂ZnO 稀磁半导体 X射线吸收精细结构 单晶和孪晶薄膜     

Zno-SiO2-Si结构中压电薄膜C轴取向等参数对声表面波的影响

当ＺｎＯ－ＳｉＯ２－Ｓｉ结构中的ＺｎＯ薄膜Ｃ轴取向偏离基片法向时，将对声表面波传播速度，机电耦合系数等参量产生影响。本文对此问题进行了理论分析和数值计算；同时还讨论了本结构中影响声表面波束偏的一些参数。     

氧分压对HfO2薄膜残余应力的影响及有限元分析

 利用电子束蒸发法制备了单层HfO₂膜,控制氧气流量从0 mL/min以步长5 mL/min递增至25 mL/min(标况下)。利用ZYGO干涉仪测量基片镀膜前后的面形变化,代入Stoney公式计算出残余应力,分析了不同氧压下残余应力的变化情况。随着氧压的增大,残余应力由张应力逐渐过渡到压应力,当氧压过大时,压应力减小。因此可以通过改变氧压来控制应力。应力的变化与薄膜的微观结构密切相关,分析了所有样品的X射线衍射图（XRD）,发现均为非晶结构。利用Ansys建立基片-薄膜有限元模型,将应力作用下基片的形变与实验结果进行对比,验证所建立的模型,为分析HfO₂/SiO₂膜堆应力的匹配设计提供参考。     

Al2O3绝缘层的AlGaN/GaN MOSHEMT器件研究

在研制AlGaN/GaN HEMT器件的基础上,采用ALD法制备了Al₂O₃ AlGaN/GaN MOSHEMT器件.通过X射线光电子能谱测试表明在AlGaN/GaN异质结材料上成功淀积了Al₂O₃薄膜.根据对HEMT和MOSHEMT器件肖特基电容、器件输出以及转移特性的测试进行分析发现：所制备的Al₂O₃薄膜与AlGaN外延层间界面态密度较小,因而MOSHEMT器件呈现出较 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ ALD GaN MOSHEMT     

退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构和应力特性的影响

介质膜反射镜是星载激光测高仪系统中不可缺少的薄膜元件,其面形质量直接影响探测系统测距的分辨率和精度.本文采用离子束辅助电子束蒸发工艺在石英基底上沉积Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜,并在200—600℃的空气中做退火处理.通过X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计及激光干涉仪等测试手段,系统研究了退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构、光学性能以及应力特性的影响.结果表明:Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜退火后,膜层结构保持稳定,膜层表面粗糙度得到有效改善;反射膜在500—600℃退火后,残余应力由压应力向张应力转变;采用合适的退火温度可以有效释放Ta_2O_5/SiO_2薄膜的残余应力,使薄膜与基底构成的介质膜反射镜具有较好的面形精度.本文的实验结果对退火工艺在介质膜反射镜面形控制技术方面的应用具有重要意义.     

衬底对原位氧化制备的ZnO薄膜结构和光学性质的影响

 采用射频反应溅射法在不同衬底上制备Zn₃N₂薄膜,然后对其原位氧化制备ZnO薄膜。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)等表征技术研究了不同衬底对ZnO薄膜的结晶特性和发光性能的影响。XRD研究结果显示:Zn₃N₂薄膜在500 ℃原位氧化3 h后完全转变为ZnO薄膜,在玻璃和熔融石英衬底上制备的多晶ZnO薄膜无择优取向,而单晶硅（100）衬底上的多晶ZnO薄膜具有较好的沿（002）方向的择优取向。PL测试结果显示:硅和熔融石英衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能良好,激子复合产生的紫外发光峰很强,且半高宽较窄,而来自于深能级发射的绿色发光峰很弱;而玻璃衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能较差。     

非晶态SiO2的高温高压转变研究

利用金刚石对顶砧高压装置和激光双面加热技术, 以经700°C热处理后的吉林长白山硅藻土作为非晶态SiO₂样品,在0—4GPa, 1000—1300K温压条件下开展同步辐射X射线衍射原位测试(EDXD方法), 研究非晶态SiO₂在高温高压条件下的结晶转变方式. 测试结果表明, 在0.8—2.4GPa, 1000—1300K温压条件下, 非晶态SiO₂转变成α-石英而非β-石英或方石英, 其结晶温度较常压下非晶态SiO₂晶化所需温度明显较低, 表明压力有利于降低非晶态SiO₂转变的活化能, 并与常压下的结晶产物不同. 在3—4GPa, 1300K温压条件下, 非晶态SiO₂和石英均转变成了柯石英.     

弱吸收基底上弱吸收薄膜的光学常数计算方法

采用一种相对简单而又精确的光度法来计算弱吸收基底上弱吸收薄膜的光学常数,为低损耗紫外薄膜的设计与实现提供了理论基础。采用JGS1型熔融石英基底,制备了MgF2与LaF3材料的单层膜,获得了JGS1型熔融石英基底及MgF2与LaF3薄膜的光学常数色散曲线。结果显示:在200 nm左右处,JGS1型熔融石英基底的吸收已经比较明显,消光系数在10-8量级,因此,应考虑基底的弱吸收,以提高薄膜光学常数的计算精度。     

CdTe太阳电池前电极SnO2:F/SnO2复合薄膜性能分析

减薄CdS窗口层是提高CdS/CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一,减薄窗口层会对器件造成不利的影响,因此在减薄了的窗口层与前电极之间引入过渡层非常必要.利用反应磁控溅射法在前电极SnO₂:F薄膜衬底上制备未掺杂的SnO₂薄膜形成过渡层,并将其在N₂/O₂=4 ∶1,550 ℃环境进行了30 min热处理,利用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外分光光度计对复合薄膜热处理前后的形貌、结构、光学性能进行了表征,同时分析了复