n型InP（100）衬底上电沉积氧化锌薄膜的制备及光致发光

采用电化学沉积方法在n型InP（100）（1016）衬底上制备了氧化锌薄膜。探索线性扫描伏安法确定InP与0．1mol／L Zn（NO3）2电解液的体系中沉积氧化锌的极化电势,在20℃溶液中,相对于甘汞电极（SCE）的极化电势为-1．1877V。扫描电镜照片显示：随着应用电势的降低,氧化锌薄膜变得紧密平滑;狭窄的X射线衍射峰也说明低电势下薄膜的结晶质量较好。光荧光表征发现低电势下制备的氧化锌薄膜具有良好的发光特性。     

掺CH4的SiCOH低介电常数薄膜结构与介电性能研究

以十甲基环五硅氧烷和甲烷作为反应气体,采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法制备了k=2.45,485℃下的热稳定性优良的SiCOH低介电常数薄膜.通过薄膜结构的FTIR谱分析,比较了十甲基环五硅氧烷(D5)液态源和不同甲烷流量下制备的薄膜的键结构差异,发现在沉积过程中甲烷含量的增大,一方面有利于D5源环结构的保留,另一方面有利于薄膜中形成高密度的CHn基团.高密度碳氢大分子基团的存在降低了薄膜密度,结合薄膜中形成的本构孔隙、低极化率Si-C键以及-OH键减少的共同作用,导致薄膜介电常数的降低.     

掺CH4的SiCOH低介电常数薄膜结构与介电性能研究

以十甲基环五硅氧烷和甲烷作为反应气体，采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-C VD)方法制备了k = 2.45，485℃下的热稳定性优良的SiCOH低介电常数薄膜.通过薄膜结构的 FTIR谱分析，比较了十甲基环五硅氧烷(D5)液态源和不同甲烷流量下制备的薄膜的键结构差 异，发现在沉积过程中甲烷含量的增大，一方面有利于D5源环结构的保留，另一方面有利于 薄膜中形成高密度的CH_n基团.高密度碳氢大分子基团的存在降低了薄膜密度， 结合薄膜中形成的本构孔隙、低极化率Si—C键以及—OH键减少的共同作用，导致薄膜介电 常数的降低. 关键词： 低介电常数 SiCOH薄膜 碳氢掺杂     

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。     

衬底温度对氧化锌薄膜的光谱学特性影响研究

采用脉冲激光沉积技术,在不同沉积温度下制备了氧化锌薄膜。对衬底温度为400和700℃的薄膜进行了结构和光谱学性能表征。结果表明:沉积温度为400和700℃时,氧化锌薄膜均为C轴取向生长;但是表面晶粒生长模式由岛状生长转为柱状晶生长,柱状晶的出现导致了氧化锌薄膜拉曼光谱信号的增强、谱线的展宽、以及拉曼禁戒模式的出现;氧化锌UV峰由3.29 eV红移到3.27 eV,这可能是由于沉积温度为700℃时,氧化锌颗粒尺寸显著增大造成的。     

InP/SiO_2纳米复合膜的微观结构和光学性质

应用射频磁控共溅射方法在石英玻璃和抛光硅片上制备了InP SiO2 复合薄膜 ,并在几种条件下对这些薄膜进行退火 .X射线光电子能谱和卢瑟福背散射实验结果表明 ,复合薄膜中InP和SiO2 的化学组分都大体上符合化学计量配比 .X射线衍射和激光喇曼谱实验结果都证实了复合薄膜中形成了InP纳米晶粒 .磷气氛保护下的高温(5 2 0℃ )退火可以消除复合薄膜中残存的In和In2 O3 并得到了纯InP SiO2 纳米复合薄膜 .实验观察到了室温下纳米复合薄膜的明显的光学吸收边蓝移现象和光学非线性的极大增强     

InP/SiO2纳米复合膜的微观结构和光学性质

应用射频磁控共溅射方法在石英玻璃和抛光硅片上制备了InP/SiO₂复合薄膜,并在几种条件下对这些薄膜进行退火.X射线光电子能谱和卢瑟福背散射实验结果表明,复合薄膜中InP和SiO₂的化学组分都大体上符合化学计量配比.X射线衍射和激光喇曼谱实验结果都证实了复合薄膜中形成了InP纳米晶粒.磷气氛保护下的高温(520℃)退火可以消除复合薄膜中残存的In和In₂O₃并得到了纯InP/SiO₂纳米复合薄膜.实验观察到了室温下纳米复合薄膜的明显的光学吸收边蓝移现象和光学非线性的极大增强 关键词： InP 纳米晶粒 微观结构 光学性质     

金属有机化学气相沉积法在欧泊空隙中生长磷化铟的影响因素

制备磷化铟(InP)反欧泊三维光子晶体的关键是提高InP在欧泊空隙中的填充率。使用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在人工欧泊空隙中生长了InP晶体,分析了影响InP在欧泊空隙中填充的因素及确定了InP的最佳生长条件。实验和理论分析的结果较为符合。磷化铟在人工欧泊空隙中的填充率越高,二氧化硅球和空隙间的折射率差越大,人工欧泊光子晶体光学性能的变化就越显著;周期生长、低压、使用和InP失配小的衬底以及异质同构现象有助于InP在欧泊空隙中的填充。在优化的生长条件下制备了填充率较高的SiO₂-InP光子晶体。研究结果为制备InP反欧泊结构积累了有益的经验。     

外电场极化对纳米氧化锌拉曼活性及气敏性能的影响

采用沉淀法制备了纳米氧化锌粒子,着重对其进行了不同条件(电场强度、极化温度)下的外电场极化处理.以X射线衍射仪和拉曼光谱仪对产物的结构、拉曼位移等进行了表征.测试了氧化锌极化产物在乙醇、丙酮气体中的气敏性能,研究了外电场效应对纳米氧化锌拉曼光谱和气敏性能的影响机制.结果表明,纳米氧化锌样品在外电场中存在着极化电场强度和温度的阈值,当电场强度和温度分别大于9375 V·cm~(-1)和150℃时,纳米氧化锌试片出现明显的漏电现象,极化效应显著降低并消失.在电场强度和温度阈值范围内,外电场极化作用能够导致氧化锌437 cm~(-1)处的拉曼特征峰强度明显降低.随外电场强度和极化温度增加,纳米氧化锌元件在丙酮气体中的灵敏度逐渐升高,在乙醇气体中的灵敏度逐渐降低,即外电场极化可以有效调控纳米氧化锌的气敏选择性.     

生长周期对有机金属化学气相沉积法制备SiO2-InP光子晶体的影响

有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法在人工蛋白石空隙中填充了磷化铟(InP)晶体以改变这类材料的光学行为,在选择了InP的生长条件的基础上进行了周期生长试验。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-Vis)对人工蛋白石晶体及其填充InP后的形貌和反射谱特性进行了分析。结果发现,采用周期生长方式有利于InP在模板空隙中的填充,且在反应时间相同的条件下,反应周期数越多,InP在空隙中的填充率越高,填充率增加反过来增大了二氧化硅球和空隙之间的折射率差,从而可控地对所制备光子晶体光子带隙进行调制。实验表明InP具有较好的生长质量,此项研究为制备三维InP光子晶体打下了基础。     

Nanostructure and optical properties of M doped ZnO (M=Ni, Mn) thin films prepared by sol-gel process

The transparent thin films of undoped, Mn-doped, and Ni-doped zinc oxide (ZnO) have been deposited on glass substrates via sol-gel technique using zinc acetate dehydrate, nickel chloride, and manganese chloride as precursors. The structural properties and morphologies of the deposited undoped and doped ZnO thin films have been investigated. X-ray diffraction (XRD) spectra, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to examine the morphology and microstructure of the thin films. Optical properties of the thin films were determined by photoluminescence (PL) and UV/vis spectroscopy. The analyzed results indicate that the obtained films are of good crystal quality and have smooth surfaces, which have a pure hexagonal wurtzite ZnO structure without any Mn or Ni related phases. The band gap energy was estimated by Tauc's method and found to be 3.28, 3.26, and 3.34 eV for ZnO, Ni-doped ZnO, and Mn-doped ZnO thin films at room temperature, respectively. Room temperature photoluminescence is observed for the ZnO, Ni-doped ZnO, and Mn-doped ZnO thin films.     

制备温度对TiO2基膜表面非晶态ZnO薄膜发光特性影响的研究

利用电子束热蒸发镀膜的方式，以高纯度的ZnO和TiO₂颗粒为原料，以Si为基底在有氧的气氛中制备ZnO/TiO₂复合薄膜。研究制备温度对ZnO/TiO₂薄膜的结构以及发光性能的影响。通过拉曼(Raman)谱和X射线衍射(XRD)谱分析了ZnO/TiO₂薄膜的结构，表明所制备的ZnO薄膜为非晶态。用光致发光 (PL) 谱表征了它的发光特性，数据表明在250℃时制备的非晶态ZnO薄膜在波长389nm处具有极强的紫外光发射，在波长431nm处发出很强的紫光，在波长519nm处发出较强的黄绿光。     

Formation of p-type ZnO film on InP substrate by phosphor doping

ZnO thin film was initially deposited on InP substrate by radio frequency (rf) magnetron sputtering and the diffusion process was performed using the closed ampoule technique where Zn₃P₂ was used as the dopant source. To verify the junction formation of ZnO thin films, the electrical properties were measured, and the effects of Zn₃P₂ diffusion on ZnO thin films were investigated. It is observed that the electrical property of the film is changed from n-type to p-type by dopant diffusion effect. Based on the results, it is confirmed that ZnO thin films can be a potential candidate for ultraviolet (UV) optical devices.     

不同退火温度下氧化锌薄膜可见发光与n型导电研究

采用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备出可见光发光良好的氧化锌薄膜, 在不同的温度下进行了后退火处理. 随着退火温度的升高, 薄膜的可见光发光发生了显著改变, 载流子浓度、迁移率、电阻率也呈现出一定的变化规律. 结合 X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱及霍尔测量, 探讨了本征氧化锌薄膜可见光发光的发射机理, 并分析了其 n型导电的原因. 关键词： 氧化锌薄膜 可见光发光 n型导电     

退火对溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜结构和光致发光的影响

采用溶胶-凝胶法在n-Si(100)衬底上制备ZnO薄膜并从三个方面对其研究。X射线衍射结果表明,在含氧气氛中退火的ZnO薄膜为多晶六角纤锌矿结构,有明显的c轴择优结晶取向;退火时间的长短和温度的高低对结晶取向性和粒径均有较大影响,通过进一步的研究发现最佳处理温度在500℃左右。用扫描电子显微镜观察样品的表面和侧面形貌,晶体的生长比较均匀,粒径平均在70~160nm范围内,与XRD测量结果相一致。室温下ZnO胶体的光致发光谱表明,随着胶体老化时间的延长,胶体的紫外峰位发生了蓝移。室温下ZnO薄膜的光致发光谱表明,紫外部分的发光峰位在365,390nm,发光强度较强;在可见光区的发光强度相对较弱,但是还没有被氧完全抑制掉。     

Blue luminescence from Ce-doped ZnO thin films prepared by magnetron sputtering

The photoluminescence properties of undoped and Ce-doped ZnO thin films that were prepared by DC magnetron sputtering were investigated. It was found that the incorporation of Ce could intensively affect the structural, optical, and photoluminescence properties of the ZnO thin films. The undoped ZnO thin films showed a sharp UV luminescence, whereas the Ce-doped ZnO thin films showed a broad blue luminescence. The effects of excitation wavelength and annealing atmosphere on the photoluminescence properties of Ce-doped ZnO thin films were also studied. After post-annealing in air and oxygen atmospheres, the blue emissions of the prepared films were drastically suppressed. Our results indicate that the blue emissions of Ce-doped ZnO thin films are related to zinc interstitials and the intrinsic transition of Ce³⁺ ions.     

Effects of doping concentration on properties of Mn-doped ZnO thin films

This paper reports that the radio frequency magnetron sputtering is used to fabricate ZnO and Mn-doped ZnO thin films on glass substrates at 500~°C. The Mn-doped ZnO thin films present wurtzite structure of ZnO and have a smoother surface, better conductivity but no ferromagnetism. The x-ray photoelectron spectroscopy results show that the binding energy of Mn_2p3 / 2 increases with increasing Mn content slightly, and the state of Mn in the Mn-doped ZnO thin films is divalent. The chemisorbed oxygen in the Mn-doped ZnO thin films increases with increasing Mn doping concentration. The photoluminescence spectra of ZnO and Mn-doped ZnO thin films have a similar ultraviolet emission. The yellow green emissions of 4~wt.% and 10~wt.% Mn-doped thin films are quenched, whereas the yellow green emission occurs because of abundant oxygen vacancies in the Mn-doped ZnO thin films after 20~wt.% Mn doping. Compared with pure ZnO thin film, the bandgap of the Mn-doped ZnO thin films increases with increasing Mn content.     

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。     

氧氩比对纳米ZnO薄膜蓝光发射光谱的影响

利用射频磁控溅射方法,在石英表面上制备了具有良好的c轴取向的纳米ZnO薄膜。室温下,在300 nm激发下,在450 nm附近观测到ZnO薄膜的蓝光发射谱(430~460 nm)。分析了气氛中氧气与氩气比对薄膜质量及蓝光发射光谱的影响,给出了纳米ZnO薄膜光致发光谱(PL)的积分强度和峰值强度与氧氩比关系。探讨了纳米ZnO薄膜的蓝光光谱的发射机制,初步证实了ZnO蓝光发射(2.88~2.69 eV)来自氧空位(VO)形成的浅施主能级上的电子至价带顶的跃迁。     

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.