氧气流量对脉冲激光沉积ZnO薄膜的形貌及光学性质影响

使用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英(SiO2)和单晶Si(111)基底上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜。测试结果显示:在30～70sccm氧气流量范围内,氧气流量50sccm时制备的ZnO薄膜具有较好的结晶质量、较高的光学透过率(≥80%)、较高的氧含量(～40.71%)、较快的生长速率(～252nm/h)和较好的发光特性:450～580nm附近发射峰最弱,同时～378nm附近的紫外发光峰最强,表明薄膜材料中含有较少的氧空位等缺陷。     

以Au为缓冲层在Si衬底上生长ZnO薄膜

采用化学气相沉积(CVD)方法在Si(001)衬底上分别制备了有金属Au缓冲层以及无Au缓冲层的ZnO薄膜。其中Au缓冲层在物理气相沉积(PVD)设备中蒸发,厚度大约为300nm。有Au缓冲层的ZnO薄膜晶体质量比直接在Si衬底上生长有了显著提高。利用X射线衍射(XRD)研究了所生长ZnO薄膜的结晶质量,有Au缓冲层的ZnO薄膜虽然仍为多晶,但显示出明显的择优取向。用光学显微镜研究了ZnO薄膜的表面特征,金属Au缓冲层显著地提高了在Si衬底上生长的ZnO薄膜的晶粒尺寸及平整度。同时利用室温光致发光(PL)谱研究了ZnO薄膜的光学性质,并分析了有Au缓冲层的ZnO薄膜NEB发光峰强度反而弱的可能原因。     

Ga-Ti共掺杂ZnO薄膜的制备及其光电性能

采用ZnO:Ga2O3:TiO2为靶材,在玻璃衬底上射频磁控溅射制备了多晶Ga-Ti共掺杂ZnO(GTZO)薄膜,通过XRD、四探针、透射光谱测试研究了生长温度对薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:所制备的薄膜具有c轴择优取向,光学带隙均大于本征ZnO的禁带宽度.当生长温度为620K时GTZO薄膜的结晶质量最佳、电阻率最低、透射率最大、品质因数最高.     

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。     

湿法刻蚀对Si基片孔点阵及ZnO外延薄膜周期形貌的影响

利用射频等离子体辅助分子束外延法,在刻有周期性孔点阵结构的Si衬底上生长了ZnO二维周期结构薄膜,系统研究了湿法化学刻蚀对孔形点阵Si(100),Si(111)基片表面形貌的影响,以及两种初底上ZnO外延薄膜的结晶质量与周期形貌的差异.X射线衍射及扫描电子显微测试结果表明：Si (111)衬底上生长出的ZnO二维周期结构薄膜具有较好的结晶质量与较好的周期性表面形貌.该研究结果为二维周期结构的制备提供了一种新颖的方法. 关键词： ZnO 分子束外延 Si 湿法刻蚀     

N2O为氧源金属有机化学气相沉积生长ZnO薄膜的光学性能研究

采用常压金属有机化学气相沉积(AP-MOCVD)技术、三步生长法,分别以H2O和N2O为氧源,DEZn为Zn源,N2作载气,在c-Al2O3衬底上生长出了晶体质量较好的ZnO薄膜。用X射线双晶衍射(DCXRD)和光致发光谱对ZnO薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果显示,ZnO倾斜对称面(10-12)的ω扫描半峰全宽为350″,表明ZnO薄膜结晶性能良好;低温10 K光致发光谱结果表明,N2O为氧源生长的ZnO膜和H2O为氧源生长的ZnO膜的发光特性明显不同,没有观察到与氢有关的中性施主束缚激子对应的3.331 eV双电子卫星峰(TES)。这一结果表明,用N2O为氧源生长的ZnO薄膜中不易引进氢杂质。     

气相输运法制备ZnO薄膜(英文)

运用气相输运技术在不同的衬底上制备ZnO薄膜,同时对这些ZnO薄膜的表面形貌、晶体结构和光学特性进行表征。在扫描电子显微镜图像上可以看到,相比没有镀金的Si衬底,ZnO纳米颗粒在镀金的Si衬底上的生长尺寸较大。X射线衍射测试结果表明,在Si(111)和Si(100)衬底上生长的ZnO薄膜显示出不同的六角纤锌矿结构的衍射峰,但没有出现立方闪锌矿ZnO结构的衍射峰。在镀金的Si衬底上,ZnO薄膜生长取向主要为c轴方向。此外,所有ZnO样品的光致发光谱上均只出现一个狭窄且强的紫外峰,约在389 nm(3.19 eV)波长处。     

脉冲激光沉积(PLD)法生长高质量ZnO薄膜及其发光性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌。优化工艺(700℃,20Pa)下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向,柱状晶垂直衬底表面生长,结构致密均匀。室温光致发光(PL)谱分析结果表明,随着薄膜生长时O₂分压的增大,近带边紫外发光峰与深能级发光峰之比显著增强,表明薄膜的结晶性能和化学计量比都有了很大的改善。O₂分压为20Pa时所生长的ZnO薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

掺杂和未掺杂氧化锌薄膜的拉曼光谱

利用拉曼光谱分别对不同衬底上,未掺杂和掺杂以及掺杂浓度不同的ZnO薄膜进行了系统的分析研究。其中ZnO薄膜均由溶胶-凝胶法制得,掺杂源为LiCl。测得的拉曼光谱显示,Pt/Ti/SiO2/Si衬底上生长的ZnO薄膜的拉曼特征峰(437cm-1)的强度明显高于SiO2/Si衬底上ZnO薄膜的拉曼特征峰的强度,说明Pt/Ti/SiO2/Si衬底上ZnO的晶化程度比SiO2/Si上ZnO的晶化程度高;但ZnO拉曼特征峰的位置和半高宽并没有发生变化,说明两种衬底上ZnO薄膜中应力大小没有发生变化。掺Li+后,580cm-1处的峰位向高频方向移动,且掺杂浓度越大频移量越大,说明掺杂已经在不同程度上引起了ZnO晶体中自由载流子浓度的变化。此外,还分析了掺Li+未在很大程度上引起ZnO晶格畸变的原因。     

MOCVD法生长SAWF用ZnO/Diamond/Si多层结构

使用等离子体辅助MOCVD系统在金刚石,硅衬底上成功地制备了氧化锌多层薄膜材料,通过两步生长法对薄膜质量进行了优化。XRD测试显示优化后的样品具有c轴的择优取向生长,PL谱测试表明样品经优化后不仅深能级发射峰消失,同时紫外发射峰增强。对优化后的样品的表面测试显示出较低的表面粗糙度。比较氧化锌多层薄膜结构的声表面波频散曲线,ZnO薄膜声表面滤波器受膜厚和衬底材料的影响较大。当ZnO薄膜较薄时,在它上面的传播速度将与衬底上的传播速度接近,与其他衬底上生长的薄膜相比,以金刚石这种快声速材料为衬底的ZnO多层薄膜结构,声表面波滤波器的中心频率将提高1倍左右。     

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。     

MOCVD法制备Cu掺杂ZnO薄膜

通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备,在c-Al2 03衬底上生长本征和Cu掺杂ZnO( ZnO∶ Cu)薄膜.X射线衍射(XRD)谱观察到未掺杂的ZnO和ZnO∶ Cu样品都呈现出较好的c轴择优取向生长.X射线光电子能谱(XPS)表明Cu已掺入到ZnO薄膜中.利用光致发光(PL)测试对本征ZnO和ZnO∶ C...     

磁控溅射制备ZnO薄膜的受激发射特性的研究

用射频磁控反应溅射法在二氧化硅衬底上制备ZnO薄膜。得到了在不同温度下ZnO薄膜的吸收与光致发光。观测到了纵光学波 (LO)声子吸收峰与自由激子吸收峰 ;室温 (30 0K)下 ,PL谱中仅有自由激子发光峰。这些结果证实了ZnO薄膜具有较高的质量。探讨了变温ZnO薄膜的发光特性。研究了ZnO薄膜的受激发射特性。     

Structural and optical properties of ZnO thin films deposited on quartz glass by pulsed laser deposition

ZnO thin films with typical c-axis (0 0 2) orientation were successfully deposited on quartz glass substrates by pulse laser ablation of Zn target in oxygen atmosphere at a relatively low temperature range of 100-250 °C. The structural and optical properties of the films were studied. In photoluminescence (PL) spectra at room temperature, single ultraviolet emission (without deep-level emission) was obtained from ZnO film deposited at the temperature of 200 °C. This was attributed to its low intrinsic defects.     

氧气后处理对氧化锌薄膜紫外发射性质的影响

为了提高ZnO光发射效率和制备p型ZnO,对热处理的氧分压对薄膜的结构、形貌、光致光发射和ZnO/Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性的影响进行了研究.用直流反应溅射法在p型硅衬底上生长ZnO薄膜形成n-ZnO/P-Si异质结.在1000℃下用不同比例的氧和氨热处理,我们发现,在纯氮气中得到的样品有强的紫外发射(390nm),随氧气比例增大,紫外增强,同时绿光也产生并随之增强.但过大的氧分压反而产生多的受主缺陷,使越来越多的激发能量转移到发射能量低的绿光中心,从而使紫外减弱.在纯氧和无氧条件下热处理的俄歇谱表明纯氧下氧过量,而无氧下锌大大过量.ZnO/p-Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性表明,无氧热处理表现为典型的n-ZnO/p-Si异质结;而在纯氧气氛中处理后所得Ⅰ-Ⅴ曲线反向,这表明在高氧压下受主缺陷的产生,表明ZnO薄膜有可能由于高氧压热处理由n型转为p型.     

一步溶液法制备ZnO亚微米晶体棒及其发光性能

用硝酸锌(Zn(NO₃)₂·4H2O)或醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H2O)分别与六亚甲基四胺((CH₂)₆N₄)以等浓度0.005mol/L配制成两种反应溶液,通过化学溶液法在玻璃衬底上生长出ZnO六角型亚微米棒(长5~8μm,直径300~700nm)。测量了样品的XRD和扫描电镜像。经XRD分析,所得样品均为纤锌矿的ZnO六角型晶体。扫描电镜(SEM)像表明,生长时间为3h或5h时,样品为细长条的棒状结构,长径比超过10:1;生长48h后的ZnO亚微米棒的一端被腐蚀成一定深度的ZnO亚微米管。用负离子配位四面体生长模型分析了ZnO亚微米棒的生长机理。ZnO亚微米棒退火前后的光致发光谱表明,退火处理后的发射谱中的紫外峰消失,而红色发光峰红移并且增强(峰值由630nm左右移到710nm),同时它的激发光谱中的室温激子激发峰也增强。     

MOCVD方法生长ZnO微米柱的结构与光学性质

通过X射线衍射、扫描电子显微镜和变温光致发光光谱对MOCVD方法生长在蓝宝石衬底上的ZnO微米柱材料的结构及发光特性进行了表征.X射线衍射结果表明,ZnO具有良好的c轴择优取向,扫描电子显微镜图中可观察出ZnO微米在呈六角结构生长,半径约为0.5～1.5μm.样品的发光光谱通过He-Cd激光器的325nm线激发,从光谱中发现低温(81K)下出现极强的与激子相关的带边发光峰,温度升高到360K时与自由激子相关的紫外发射峰仍然是清晰可见.     

Annealing effects on the properties of Ga2O3 thin films grown on sapphire by the metal organic chemical vapor deposition

We have prepared the gallium oxide (Ga₂O₃) thin films on sapphire substrates by the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) technique. We have compared the two films with and without the thermal annealing by using the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and the photoluminescence (PL) spectra. Postdeposition annealing of amorphous Ga₂O₃ films was found to increase the degree of crystallization and the surface roughness. The PL emission intensities of bands in the blue–green and the ultraviolet regions increased by the thermal annealing.     

过渡金属与F共掺杂ZnO薄膜结构及磁、光特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了过渡金属元素与F共掺杂Zn_0.98-xTM_xF_0.02O (TM_x=Cu_0.02, Ni_0.01, Mn_0.05, Fe_0.02, Co_0.05)薄膜, 进而利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见透过谱、光致发光及振动样品磁强计等研究了薄膜的表面形貌、微结构、禁带宽度及光致发光(PL)和室温磁学特性. 研究表明: 掺杂离子都以替位的方式进入了ZnO晶格, 掺杂不会破坏ZnO的纤锌矿结构. 其中Zn_0.93Co_0.05F_0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最大, 薄膜的结晶度最好且c轴择优取向明显; Zn_0.93Mn_0.05F_0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最小, 薄膜结晶度最差且无明显的c轴择优取; Cu, Ni, Fe与F共掺杂样品的颗粒尺寸大小几乎相同. TM掺杂样品均表现出很高的透过率, 同时掺杂后的薄膜样品的禁带宽度都有不同程度的红移. PL谱观察到Zn_0.98-xTM_xF_0.02O薄膜的发射峰主要由较强的紫外发射峰和较弱的蓝光发射峰组成. Zn_0.93Mn_0.05F_0.02O薄膜样品的紫外发光峰最弱, 蓝光发射最强, 饱和磁化强度最大; 与之相反的是Zn_0.96Cu_0.02F_0.02O薄膜, 其紫外发光峰最强, 蓝光发射最弱, 饱和磁化强度最小. 结合微结构和光学性质对Zn_0.98-xTM_xF_0.02O薄膜的磁学性质进行了讨论.     

ZnO薄膜近带边紫外发光的研究

用ZnO陶瓷靶,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在c-Al₂O₃衬底上制备了ZnO薄膜。通过不同温度下光致发光(PL)光谱的测量,对样品的紫外发光机理进行研究。 在较低温度(10 K)下的PL光谱中,观测到一个位于3.354 eV处的束缚激子(D⁰X)发射,随着温度的升高(~50 K),在D⁰X的高能侧观测到了自由激子的发射峰。在10 K温度下,3.309 eV处出现了一个较强的发光带A,此发光带强度随着温度升高先增大然后减小,并且一直延续到室温。重点讨论了此发光带的起源,并认为A带可归属于自由电子-受主之间的复合发射。