衬底温度对ZnMgO薄膜结构和光致发光性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的沉积温度(450～550 ℃)在石英衬底上制备出一系列ZnMgO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌和光学性能。结果表明衬底温度对薄膜结构性能和光学特性影响显著。所有薄膜都呈六角纤锌矿多晶结构,其中在530 ℃条件下制备的样品C轴择优最明显,晶粒尺寸均匀,表面形貌平整,结晶质量最好。薄膜的光致发光谱显示随着温度的升高深能级跃迁范围逐渐减小,近紫外带边发光峰逐步出现。衬底温度为530 ℃时在374.5 nm处出现了明显的近紫外发光峰,且几乎没有明显的深能级跃迁出现。     

化学浴沉积法制备CdS多晶薄膜

利用化学浴沉积法制备适合于铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层材料的CdS多晶薄膜,研究了在不同温度和不同时间下沉积薄膜的性质．薄膜生长开始由ion-by-ion机制控制,随着时间的进行,cluster-by-cluster机制占据主导．薄膜的生长速度随着沉积温度的升高而快速增加,直到达到饱和厚度．并且饱和厚度随温度升高而相应降低．SEM表明随沉积时间增加以及温度升高,薄膜表面形貌从多孔到粗糙的不均匀转变．XRD结果显示,薄膜由立方和六方两相结构组成,控制沉积时间对薄膜的主要晶相结构很关键．所有温度下沉积的CdS     

近空间升华法制备CdS多晶薄膜的研究

系统地研究了近空间升华法(CSS)制备CdS薄膜沉积速率的影响因素。发现CdS薄膜的沉积速率随升华源温度的升高而增大,但随衬底温度和沉积气压的上升而下降。对所制备样品的结构、表面形貌和光谱透过率特性进行了测试,结果表明：(1)不同氧分压下沉积的CdS薄膜沿(103)晶向择优生长。CdCl₂氛围下退火后,(103)晶向的优势得到进一步加强;(2)不同氧分压制备的CdS薄膜致密且粒径均匀,晶粒的大小随着衬底温度的升高而增大,但薄膜的粗糙度也随之增大;(3)随着CdS薄膜厚度的减小,可见光中短波段的透过率有所增大,有利于提高太阳电池的短波光谱响应。并将CSS制备的CdS多晶薄膜用于CdTe太阳电池的制作,获得了10.29%的光电转换效率,初步验证了该制作工艺的可行性。     

PbI2厚膜的结构、形貌与光谱性质研究

毫米级厚度碘化铅(PbI2)膜是制造下一代阵列高能辐射探测器的关键材料。采用近空间升华法制备了PbI2厚膜,研究升华源温度对制备样品晶体结构、表面形貌及光谱性质的影响。结果表明,随着源温度的升高,样品厚度由1 000μm下降到220μm。X射线衍射测试表明,厚膜为沿(002)晶面择优取向生长的六方相多晶结构,其晶粒尺寸、位错密度及生长应力与源温度密切相关。扫描电子显微镜测试显示,样品由六方片状颗粒堆积而成,其颗粒直径约为248μm,厚约32.7μm,有明显的层状结构。解谱拟合发现,样品的拉曼光谱有147,169,217和210cm-1等4个散射峰,前三个峰对应于4H晶型PbI2晶体的纵光学波振动模式,210cm-1来源于衬底SnO2的相关振动模式。随源温度的升高,147cm-1拉曼峰有明显变化,其峰强高于225℃时出现大幅度的下降,峰形展宽。在340nm光激发下,样品的室温光致发光谱在2.25,2.57和2.64eV附近出现弱的发光峰,来源于与缺陷和激子相关的复合。综合结构表征与光谱测试结果,200℃时沉积的PbI2厚膜具有最佳的结晶质量,其厚度约为659μm。     

不同衬底温度下PLD法制备的氧化锌薄膜的特性

利用GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波(355nm),以蓝宝石Al2O3(0001)为衬底,在不同温度下采用脉冲激光沉积法制备了ZnO薄膜.通过原子力显微镜、Raman谱、光致发光谱、红外透射谱、霍尔效应和表面粗糙度分析仪对制备的ZnO薄膜进行了测试.分析了在不同衬底温度下薄膜的表面形貌、光学特性,同时进行了薄膜结构和厚度的测试.研究表明:衬底温度对ZnO薄膜的表面形貌、光学特性、结构特性都是重要的工艺参量,尤其在500℃时沉积的ZnO薄膜致密均匀,并表现出较强的紫外发射峰.     

脉冲激光沉积GaN薄膜的结构和光学特性研究

采用准分子脉冲激光,在Si(111)衬底上生长了带有AlN缓冲层的GaN薄膜, 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光致发光光谱(PL)等测试手段研究了不同沉积温度所生长的GaN薄膜结构特征和光学性能.研究表明:沉积温度影响GaN薄膜结构和光学性能,黄带发射峰主要与晶体缺陷有关.在400～700℃沉积范围内随着温度升高,GaN薄膜结构和光学性能提高.     

低温电化学沉积ZnO薄膜及光学性质

利用阴极还原沉积原理,在水浴65℃的Zn(NO3)2水溶液中,以金属锌片为衬底电沉积制备了ZnO薄膜。采用拉曼光谱和低温光致发光谱(LTPL)对ZnO膜的光学性质进行了表征。实验表明,较小电沉积过电位制备的样品没有明显的与富锌缺氧有关的580cm-1附近的拉曼峰,呈现373nm的紫外光致发光峰,说明较小的电沉积过电位有利于高晶体质量的ZnO膜生长。     

退火对ZnO薄膜光学特性的影响

用射频磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备出ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了退火温度对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示,所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,具有沿c轴的择优取向;随着退火温度的升高,(002)XRD峰强度和平均晶粒尺寸增大,(002)XRD峰半高宽(FWHM)减小,光致发光紫外峰强度增强。结果证明,用射频磁控溅射法通过适当控制退火温度可得到高质量ZnO薄膜。     

柔性ITO衬底电化学沉积制备Cu/Cu2O薄膜

研究了使用电化学沉积法于碱性条件下在柔性ITO衬底上制备Cu/Cu₂O薄膜的方法。循环伏安曲线表明Cu₂O与Cu的阴极峰分别位于-500 mV(vs Ag/AgCl)和-800 mV(vs Ag/AgCl)附近。利用循环伏安法考察了生长温度和电解液pH值等对Cu₂O与Cu阴极峰电位的影响,阴极峰随生长温度的升高以及pH值的降低而略向阳极移动,沉积电流也随之相应增大。与弱酸性条件相比,上述两个阴极峰随pH值升高而移动的程度明显减小,这可能与碱性条件下C₃H₆O电离程度增大以及C₃H₆O根作为配体的过量程度有关。通过X射线衍射光谱和扫描电子显微镜的表征证实,在所研究的生长温度区间和pH值内可利用电化学沉积法在柔性ITO衬底上制备Cu/Cu₂O纳米混晶薄膜。在相同的生长温度和pH条件下,电化学沉积电位对样品表面形貌和晶体性质具有较大影响。     

中频孪生磁控溅射WO3薄膜及变色性能研究

采用先进的中频孪生非平衡磁控溅射技术,以金属钨为靶材,制备非晶态WO3电致变色薄膜。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外分光光度计等测试手段分析薄膜的结构、表面形貌、成分以及透射光谱特性。研究了氧气流量比及热处理温度对WO3薄膜变色性能的影响。结果表明,中频孪生非平衡磁控溅射技术是制备WO3变色薄膜的一种有效方法;室温条件下沉积获得的原始态薄膜为非晶态WO3;提高氧气流量比和适当热处理温度能有效改善薄膜的电致变色性能。实验中在较高氧气流量比,200℃热处理条件下制备的薄膜在380~780 nm的可见光范围内着色态和褪色态平均透光率差值高达50%以上,表现出较好的电致变色性能。     

钙钛矿型氧化物透明导电薄膜La:SrTiO_3的制备、结构与物性研究

本文采用脉冲激光沉积法于不同沉积温度与衬底制备了一系列的La0.05 Sr0.95 TiO3(LSTO)单晶透明导电薄膜.实验主要研究了高温高氧压条件下沉积的LSTO薄膜的结构及电、光学性质.它们具有良好的外延结构,表现出很好的透明、导电性质.对电阻率拟合发现其导电机制符合电子.电子散射机制.由于制备条件与其它多种钙钛矿型氧化物薄膜一致,可广泛集成应用.用其作为电极所制备的PbZr0.52 Ti0.48O3(PZT)外延铁电电容器,具有很好的电滞回线和透光性.     

退火温度对低温生长MgxZn1-xO薄膜光学性质的影响

用射频磁控溅射法在80℃衬底温度下制备出MgxZn1-xO(x=0.16)薄膜,用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)和透射谱研究了退火温度对MgxZn1-xO薄膜结构和光学性质的影响.测量结果显示,MgxZn1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构,并且具有沿c轴的择优取向;随着退火温度的升高,(002)XRD峰强度、平均晶粒尺寸和紫外PL峰强度增大,(002)XRD峰半高宽(FWHM)减小.结果证明,用射频磁控溅射法通过适当控制退火温度可得到高质量MgxZn1-xO薄膜.     

原子力显微镜在PLD法制备ZnO薄膜表征中的应用

利用脉冲激光沉积(PLD)法在氧压为16 Pa、衬底温度为400~700 ℃时,在单晶Si(100) 衬底上制备ZnO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和发光性质研究。其中通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行了分析。结果表明衬底温度700 ℃时得到的薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,相对发光强度高。控制氧压为5.7 Pa,在衬底温度为600 ℃,沉积时间分别为10,20,45 min制备ZnO薄膜样品;利用原子力显微镜对样品进行表面形貌观察,得知只有沉积时间足够长才能使薄膜表面晶粒充分生长。     

退火温度对溶胶-凝胶法制备Na掺杂 ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在Si(100)衬底上制备Na掺杂ZnO薄膜,退火温度分别为873,973,1 073 K。研究了退火温度对Na掺杂ZnO薄膜形貌、微观结构和光学性能的影响。室温光致发光谱显示,在973 K下退火的样品具有中心位于361 nm处尖锐而强的紫外发光峰,在388,425 nm处各有一个比较弱的紫色和蓝色发光峰,在可见光范围内发光峰的强度很弱。     

超声对单层C60LB膜表面形貌的影响及其变温荧光的研究

本文通过控制制备过程中成膜液的超声时间, 利用LB技术制备出了不同形貌和结构的单层C60LB膜, 利用扫描电子显微镜(SEM)观察到超声30分钟制备的薄膜中C60以尺寸较小的球状团簇存在, 超声90分钟制备的薄膜中C60团簇尺寸变大且出现了少量棒状结构, 超声150分钟制备的薄膜中存在一些中空的管状C60结构。利用激光荧光对所制备的单层C60LB膜进行了变温荧光光谱的研究, 室温下的荧光光谱包括两个荧光峰, 当温度降低到120 K时在768 nm处出现了一个新的荧光峰, 原来的两个荧光峰随温度的变化则不是很明显。     

快速退火对PLD法制备SnS薄膜结构和光学性质的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)法在玻璃基片上室温生长SnS薄膜,并在Ar气保护下分别在200,300,400,500,600℃对薄膜进行快速退火处理。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜( FE-SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计( UV-Vis-NIR)、Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了快速退火温度对SnS薄膜的晶体结构、表面形貌以及有关光学性质和电学性能的影响。所制备的SnS薄膜样品沿(111)晶面择优取向生长,退火温度为400℃时的薄膜结晶质量最好。薄膜均具有SnS特征拉曼峰。随着退火温度的升高,薄膜厚度逐渐减小,而平均颗粒尺寸逐渐增大。不同退火温度下的SnS薄膜在可见光范围内的吸收系数均为105 cm-1量级,400℃时退火薄膜的直接带隙为1.92 eV。随着退火温度从300℃升高到500℃,电阻率由1.85×104Ω·cm下降到14.97Ω·cm。     

基片温度对磁控溅射HfO2薄膜结构和性能影响分析

在纯氧条件下,采用直流磁控溅射技术在单晶硅基片上沉积氧化铪（HfO2）薄膜,并研究了沉积过程中基片温度对薄膜结构和性能的影响规律。利用X射线衍射仪（XRD）和X射线能谱（XPS）表征了薄膜的晶体结构和组分,利用原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌,利用纳米力学测试系统表征了薄膜的纳米硬度和弹性模量。结果表明:磁控溅射制备的HfO2薄膜样品呈(111)择优生长,其晶粒尺寸随着基片温度的升高而增大,但其晶型并不发生转变。随着基片温度的增加,基片中的硅元素向薄膜内扩散,影响了薄膜的化学计量比。沉积薄膜的表面形貌和力学性能亦受到其结构和组分变化的影响。在200 ℃条件下制备的HfO2薄膜纯度高,O、Hf元素化学计量达到了1.99,其表面质量和力学性能均达到了最佳值,随着基片温度升高至300 ℃以上,薄膜纯度下降,表面质量和力学性能均产生劣化。     

氧分压对PLD制备ZnO薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Si(100)衬底上制备出高度c轴取向的ZnO薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱,扫描电镜(SEM)和室温光致发光(PL)光谱的测量,研究了生长气氛压强的改变对薄膜结构和光致发光的影响。实验结果表明,当氧压从10Pa升高到100Pa时ZnO(002)衍射峰的半峰全宽(FWHM)增大。可以认为这是由于较高的氧压下,到达衬底表面的离子动能减小。这样部分离子没有足够的能量迁移到生长较快的(002)面,c轴取向变差,导致(002)衍射峰的强度降低,半峰全宽增大。随着氧压增大,紫外发光强度增强。这可能是氧压变大,薄膜的化学配比升高,说明化学配比对UV发光的影响要大于薄膜微结构的影响。改变氧气压强对薄膜的表面形貌也有较大的影响。     

沉积温度对钛硅共掺杂类金刚石薄膜生长、结构和力学性能的影响

采用中频磁控溅射Ti80Si20复合靶在单晶硅表面制备了共掺杂的类金刚石薄膜.研究了沉积温度对薄膜生长速率、化学成分、结构、表面性质和力学性能的影响.结果表明:随沉积温度升高,薄膜生长速率降低,薄膜Ti和Si原子浓度增加,C原子浓度降低;在高温下沉积的薄膜具有低sp3C含量、低表面接触角、低内应力和高的硬度与弹性模量.基于亚表层注入生长模型分析了沉积温度对薄膜生长和键合结构的影响,从薄膜生长机制和微观结构解释了表面性质和力学性能的变化.     

衬底温度对PLD制备的Mo薄膜结构及表面形貌的影响

 运用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)基片上沉积了金属Mo薄膜。在激光重复频率2 Hz,能量密度5.2 J/cm²,本底真空10^－6 Pa的条件下,研究Mo薄膜的结构和表面形貌,讨论了衬底温度对薄膜形貌与结构的影响。原子力显微镜(AFM)图像和X射线小角衍射(XRD)分析表明,薄膜表面平整、光滑,均方根粗糙度小于2 nm。沉积温度对Mo薄膜结构和表面形貌影响较大,在373~573 K范围内随着温度升高,薄膜粗糙度变小,结晶程度变好。