择优取向MgO缓冲层上制备的硅基Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的结构和性能研究

分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si（001）单晶衬底上制备出（111）和（001）取向的MgO缓冲层薄膜,随后在其上生长Ba_0.7Sr_0.3TiO₃（BST30）铁电薄膜.通过X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现,在较厚的MgO（001）缓冲层上可长出（101）取向的BST30薄膜,而在较薄的MgO（111） 缓冲层上则表现出（101）和（111）取向相互竞争的现象,随着MgO（111）缓冲 关键词： 0.7Sr_0.3TiO₃')" href="#">Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ 铁电薄膜 择优取向 sol-gel     

基于乳酸-硝酸盐体系化学溶液法的GdBiO_3缓冲层的快速制备

以YSZ为基片对以乳酸为溶剂的Gd Bi O3(GBO)缓冲层的化学溶液法(CSD)快速制备工艺进行了研究,着重研究了工艺温度对挥发和外延过程的影响。研究结果表明,涂覆薄膜中的乳酸可以在115℃-30min内几乎完全挥发,低于100℃时难以完全挥发出无水的硝酸盐混合膜。Ar气中GBO的最佳外延温度为800℃时间为1h。GBO缓冲层CSD法制备总工艺时间约为1.5小时。在此YSZ/GBO缓冲层上CSD法制备的YBa2C3Oz膜的转变温度可达90K。     

MOCVD生长Si衬底上HT-AlN缓冲层低生长压力对GaN薄膜的影响

采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术在Si（111）衬底上外延GaN薄膜,对高温AlN（HT-AlN）缓冲层在小范围内低生长压力（6.7~16.6 kPa）条件下对GaN薄膜特性的影响进行了研究。研究结果表明GaN外延层的表面形貌、结构和光学性质对HT-AlN缓冲层的生长压力有很强的的依赖关系。增加HT-AlN缓冲层的生长压力,GaN薄膜的光学和形貌特性均有明显改善,当HT-AlN缓冲层的生长压力为13.3 kPa时,得到无裂纹的GaN薄膜,其（002）和（102）面的X射线衍射峰值半高宽分别为735 arcsec和778 arcsec,由拉曼光谱计算得到的张应力为0.437 GPa,原子力显微镜（AFM）观测到表面粗糙度为1.57 nm。     

AlN缓冲层对ZnO薄膜质量的影响

采用脉冲激光沉积法以AlN为缓冲层在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,并测量了样品的XRD谱、SEM图和PL谱.结果表明,AlN缓冲层可以提高Si衬底上外延生长ZnO薄膜的晶体质量.改变缓冲层的生长温度(50～500 ℃)所制备样品的测量结果表明,较低温度下生长的AlN缓冲层有利于制备高质量的ZnO外延层薄膜,其中AlN缓冲层生长温度为100 ℃时外延生长ZnO薄膜晶体质量最好.     

电沉积 YBa2Cu3O7-涂层导体 Y2O3种子层的外延生长研究

电化学沉积是一种工艺简单、 成本低廉、 并且易于批量生产 YBa2Cu3 O7 -δ 涂层导体缓冲层的方法. 本文成功的在双轴织构的 Ni-5at. % W (Ni-5 W) 金属基带上外延生长了 Y2 O3 缓冲层薄膜. 原子力显微镜 (AFM) 测量表明 Y2 O3 薄膜表面致密, 粗糙度小, 其表面粗糙度仅为1 .8 nm. 电化学沉积与磁控溅射相结合获得了 MS-GZO/EDY2 O3 双层缓冲层, 在此缓冲层结构上成功地外延生长了 YBa2Cu3 O7 -δ 超导层, 液氮温度下临界电流密度J c 为0.65 MA/cm2     

MoO3为缓冲层的高效非掺杂蓝色有机发光二极管

以典型蓝色发光材料-联苯乙烯衍生物(4,4’-bis(2,2’-diphenylvinyl) -1,1’-biphenyl,DPVBi)为发光层,采用MoO3为阳极缓冲层制备了结构简单的非掺杂型蓝色有机电致发光器件.在电流密度为20 mA/cm2、MoO3缓冲层厚度为0.5 nm对器件效率约为无缓冲层器件效率的18倍,...     

基于Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层的倒置聚合物太阳能电池的研究

采用旋涂Al_2O_3前驱体溶液和低温退火的方法在活性层上形成Al_2O_3薄膜,并与MoO_3结合形成Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层,制备了以聚3-己基噻吩:[6.6]-苯基-C_(61)-丁酸甲酯(P3HT:PC_(61)BM)为活性层的倒置聚合物太阳能电池,并通过改变Al_2O_3前驱体溶液的浓度来分析复合阳极缓冲层对器件性能的影响.结果发现,Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层能有效调控倒置聚合物太阳能电池的光电性能及其稳定性.当Al_2O_3前驱体溶液的浓度为0.15%时,器件光伏性能达到最优值,与MoO_3单缓冲层的器件相比,光电转换效率(PCE)由3.85%提高到4.64%;经过80天老化测试后,具有复合阳极缓冲层的器件PCE保留为初始值的76%,而单缓冲层的器件PCE已经下降到50%以下.器件性能得到改善的原因是Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层增强了倒置太阳能电池器件阳极对空穴的收集能力,同时钝化了器件活性层,从而提升了太阳能电池器件的光伏性能及其稳定性.     

金属有机化合物相外延生长GaN薄膜的电子微结构研究

研究了金属有机化合物气相外延（ＭＯＶＰＥ）方法在（０００１）氧化铝基底上生长的ＧａＮ薄膜的微结构，目的在于解释ＧａＮ缓冲层在二步法生和过程中的作用及其对外延层晶体质量的影响。在缓冲层中观察到了高密度的结构缺陷，并发现了两种晶体结构（立方和六角）的ＧａＮ。进而对两种结构ＧａＮ的成因进行讨论，并对缓冲层和外延层中结构缺陷的关系进行了研究。     

高温退火对蓝宝石基片的表面形貌和对CeO缓冲层以及Tl-2212超导薄膜长的影响

研究了蓝宝石(1102)基片在不同温度和时间下退火时表面形貌和表面相结构的变化,以及它对CeO2缓冲层和T1-2212超导薄膜生长的影响.原子力显微镜(AFM)研究表明,在流动氧环境中1000℃温度下退火,蓝宝石(1102)的表面首先局部区域形成台阶结构,然后表面形成叠层台阶结构,随着退火时间的延长.表面发生了台阶合并现象,表面形貌最终演化为稳定的具有光滑平台的宽台阶结构.XRD测试表明,通过高温热处理可以大幅度提高蓝宝石基片表面结构的完整性.在1000℃温度下热处理20 h的蓝宝石(1102)基片上可以生长出具有面内取向的CeO2(001)缓冲层.在具有缓冲层的蓝宝石基片上可以制作出高质量c轴织构的外延11-2212超导薄膜,其临界转变温度(Tc)为104.7 K,液氮温度下临界电流密度(Jc)达到3.5 MA/cm2,微波表面电阻R(77 K,10 GHz)约为390μΩ.     

AlN缓冲层对Si基GaN外延薄膜性质的影响

采用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）方法制备了不同AlN缓冲层厚度的GaN样品,研究了AlN缓冲层厚度对GaN外延层的应力、表面形貌和晶体质量的影响。研究结果表明：厚度为15 nm的AlN缓冲层不仅可以有效抑制Si扩散,而且还给GaN外延层提供了一个较大的压应力,避免GaN薄膜出现裂纹。在该厚度AlN缓冲层上制备的GaN薄膜表面光亮、无裂纹,受到的张应力为0.3 GPa,（0002）和（1012）面的高分辨X射线衍射摇摆曲线峰值半高宽分别为536 arcsec和594 arcsec,原子力显微镜测试得到表面粗糙度为0.2 nm。     

热处理温度对化学溶液沉积GdBiO_3薄膜生长的影响

以铋、钆的硝酸盐等制备前驱溶胶体系,用CSD法在SrTiO3(100)基底上制备出c轴织构良好的可作为涂层导体缓冲层的GdBiO3(GBO)薄膜。首先利用差热分析的结果对GBO薄膜分解过程的吸、放热情况进行了研究,确定了较为适当的有机物分解工艺。在此基础上研究了不同外延成相热处理温度对GBO薄膜生长的影响,并对较高温度处理后样品产生裂纹的原因进行了初步分析。GBO薄膜的相组成和微结构利用XRD和SEM进行分析。研究结果表明,在Ar气氛中适宜于GBO薄膜生长的最佳温度在770℃度附近,在此条件下可以制备出表面平整致密的GBO薄膜。     

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     

碳纳米管的热解法制备、电子显微镜观察及拉曼光谱研究

以二茂铁和二甲苯为原料在Ar和H2 气氛中不同温度下热解制备出了不同直径分布的碳纳米管。在 740℃、780℃、82 0℃和 880℃下制备出的碳纳米管的外径分布分别为 1 7-80nm、2 0 - 73nm、40 - 70nm、1 7- 2 7nm。拉曼光谱和透射电子显微镜 (TEM )观察表明 ,在82 0℃下制备的碳纳米管晶形最完整     

CVD两步法生长ZnO薄膜及其光致发光特性

用CVD两步法在常压下于p型Si(100)衬底上沉积出具有较好择优取向的多晶ZnO薄膜。在325nm波长的光激发下,室温下可观察到显著的紫外光发射(峰值波长381nm)。高温退火后氧空位缺陷浓度增加,出现了一个450~600nm的绿光发光带,发光峰值在510nm。作为比较,用一步法生长的ZnO薄膜结晶质量稍差。在其PL谱中不仅有峰值波长389nm的紫外发射而且还出现了一个很强的蓝光发光中心(峰值波长437nm),退火后同样产生绿光发光带。对这两种绿光发光带的发光机制进行了研究,认为前者源于VO,而后者与O_Zn有密切的关系。     

衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度,制备了不同的ZnO样品.研究了衬底温度对ZnO的结构、光学和电学性质的影响.样品的晶体结构利用X射线衍射谱进行表征.X射线衍射谱表明,所有的ZnO样品都是(002)取向的六角纤锌矿结构.随着生长温度的升高,X射线的(002)衍射峰的半峰全宽逐渐...     

Diffuse phase transition in a surface quartz layer with variations in temperature

The temperature dependence of the α-phase concentration in surface layers of a solution-grown quartz crystal has been studied in the range 290–820 K. This has been achieved by measuring the intensity of the 695.1, 785.0, and 1061.5 cm^?1 bands in the ?″(ν) IR damping spectra. It has been found that, in a surface layer ～0.15 μm thick, the concentration of the α-phase behaves with increasing temperature as expected for a first-order phase transition, namely, before 800 K, it remains constant, after which at T → 846 K, tends to zero. At a distance from ～1 to 20 μm from the surface, however, the concentration of the α-phase starts to decrease already at ～350 K, while at 812 K it decreases to one-fifth of the original value. This is paralleled by an increase in the intensity of the 804 cm^?1 band assigned to the β-phase. The diffusive pattern of the α-β phase transition is initiated by distortion of the quartz crystal lattice around growth dislocations. The internal stresses arising in these layers have been estimated from the shift of the band maxima. It has been established that at distances up to ～1 μm from the surface, tensile stresses reaching ～300–400 MPa appear at 400 K. These stresses drive in the surface layer of the macrocrystal microcracks culminating in total destruction of the sample. The appearance of tensile stresses is assigned to an increase in volume of the macrocrystal layer located at a distance from ～1 to 20 μm from the surface and the growth in it of the β-phase concentration. At the same time, compressive stresses develop in a layer ～1 to 20 μm thick at a temperature above 500 K, which reach a maximum at ～650 K, to fall off thereafter with increasing temperature. The compression is caused by vibrations of growth dislocation loops in the temperature range specified.     

Effects of O2/Ar ratio and annealing temperature on electrical properties of Ta2O5 film prepared by magnetron sputtering

The effects of the oxygen-argon ratio on electric properties of Ta2O5 film prepared by radio-frequency magnetron sputtering were investigated.The Ta2O5 partially transforms from the amorphous phase into the crystal phase when annealing temperatures are 800℃ or higher.The lattice constant of Ta2O5 decreases with the increase of the O2/Ar ratio,which indicates that oxygen gas in the working gas mixture contributes to reducing the density of oxygen vacancies during the deposition process.For the films deposited in working gas mixtures with different O2/Ar ratios and subsequently annealed at 700℃,the effective dielectric constant is increased from 14.7 to 18.4 with the increase of the O2/Ar ratio from 0 to 1.Considering the presence of an SiO2 layer between the film and the silicon substrate,the optimal dielectric constant of Ta2O5 film was estimated to be 31.Oxygen gas in the working gas mixture contributes to reducing the density of oxygen vacancies,and the oxygen vacancy density and leakage current of Ta2O5 film both decrease with the increase of the O2/Ar ratio.The leakage current decreases after annealing treatment and it is minimized at 700℃.However,when the annealing temperature is 800℃ or higher,it increases slightly,which results from the partially crystallized Ta2O5 layer containing defects such as grain boundaries and vacancies.     

原子层沉积制备氧化锌纳米薄膜的光学性质研究

采用原子层沉积技术(ALD),以二乙基锌和水为前驱体,在衬底温度分别为110和190 ℃的条件下制备了致密的氧化锌纳米薄膜。采用X射线光电子能谱,荧光光谱和椭偏仪等表征手段对薄膜的成分和光学性质进行了研究。结果表明,随着沉积温度的增加,氧化锌薄膜内—OH含量降低,说明氧化锌薄膜生长过程中的化学反应更加完全;另外,沉积温度增加后,薄膜在365 nm处的激子发射峰出现了明显的增强,同时可见光区的荧光发射峰消失,表明薄膜内的缺陷态减少。随着成膜质量的提高,氧化锌薄膜的电子迁移率从25提高至32 cm2·(V·S)-1。椭偏测量的拟合结果表明,在375～800 nm的波长范围内,氧化锌薄膜的折射率逐渐从2.33降至1.9,呈现出明显的色散现象;另外,不同温度下制备的氧化锌薄膜光学带隙均为3.27 eV左右,这说明沉积温度对薄膜的带隙没有明显影响。     

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.     

超临界流体触媒作用下石墨-金刚石转变

 研究了超临界流体CO₂在石墨-金刚石转变中的触媒作用。实验中，采用Ag₂O作为流体触媒的先驱材料，在7.7 GPa压力下，Ag₂O在1 200 ℃分解成Ag和O₂，O₂与石墨套管在高温高压下反应形成CO₂超临界流体。研究结果表明，在7.7 GPa和1 500 ℃以上温度条件下，石墨在CO₂流体触媒的作用下可转变为金刚石晶体，在1 500～1 700 ℃温度范围内合成出的金刚石具有完好的八面体形貌，与天然金刚石的生长特征非常相似。