Mn掺杂对ZnO∶Mn薄膜结构特性的影响

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上室温沉积了一系列不同Mn掺杂的ZnO∶Mn薄膜。结合Raman光谱,XRD谱和SEM分析了ZnO∶Mn薄膜的结构特性。Raman拟合结果显示,在Mn摩尔分数从0增加到5.6%的过程中,ZnO∶Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构;随着Mn掺杂浓度的增大,437 cm-1和527 cm-1位置上的Raman散射峰出现红移现象,说明Mn掺杂量的增加导致晶格更加无序,缺陷增多;当Mn摩尔分数达到15.8%时,647 cm-1处的Raman散射峰出现,暗示了MnO的产生,同时薄膜结晶质量变差。这一结论也得到了XRD和SEM结果的支持。     

溅射气氛对RF反应磁控溅射制备ZnO薄膜微结构及光致发光特性的影响

用射频反应磁控溅射法在不同溅射压强和氩氧比下制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了溅射压强和氩氧比对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;溅射压强P=0.6Pa,氩氧比Ar/O2=20/5.5sccm时,(002)晶面衍射峰强度和平均晶粒尺寸较大,(O02)XRD峰半峰全宽(FWHM)最小,光致发光紫外峰强度最强。     

(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜表面处缺陷的拉曼光谱研究

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜,超导量子干涉磁强计测试结果表明,薄膜具有室温的铁磁性。采用激光共聚焦拉曼(Raman)光谱研究了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的表面特性,以两种处理方式对薄膜进行了Raman光谱测试:共聚焦模式从薄膜表面开始至不同深度处进行测试;对薄膜样品进行预处理加工,采用面扫描模式在薄膜平面对(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的斜面进行测试。分析了Raman光谱A₁(LO)峰的中心位置和强度变化,结果表明,界面处晶格应力和缺陷明显增强。这些晶格畸变和点缺陷的存在会对体系的铁磁性有促进作用。     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

RF溅射钕掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜。应用XRD分析了ZnO:Nd薄膜的晶格结构,通过AFM观察了ZnO:Nd薄膜的表面形貌。结果表明,Nd掺入了ZnO晶格中,由于Nd原子半径大于Zn原子半径,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格中。ZnO:Nd薄膜为纳米多晶薄膜,表面形貌粗糙。ZnO:Nd薄膜的室温光致发光谱表明,相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜都出现了395nm的强紫光带和495nm的弱绿光带。我们认为,紫光发射峰窄而锐且强度远大于绿光峰,源于薄膜中激子复合;绿光峰强度较弱,源于薄膜中的氧空位(VO)及氧反位锌缺陷(OZn)。Nd掺杂没有影响ZnO:Nd薄膜的PL谱的发射峰的峰位。由于Nd3 离子电荷数与Zn2 离子电荷数不相等,为了保持ZnO薄膜的电中性,间隙锌(VZn)可以作为Nd替位补偿性的受主杂质而存在,影响ZnO薄膜的激子浓度。同时,Nd掺入使ZnO的晶格畸变缺陷浓度改变增强,因而发射峰的强度随Nd掺杂浓度不同而变化。     

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。     

氧气压强对PLD制备MgZnO薄膜光学性质的影响(英文)

使用准分子脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)基片上制备了高度c轴取向的MgZnO薄膜。分别使用SEM、XRD、XPS、PL谱和吸收谱表征了薄膜的形貌、结构、成分和光学性质。实验发现氧气压强对MgZnO薄膜的结构和光学性质有重要影响。当氧气压强由5 Pa增大到45 Pa时,薄膜的PL谱紫外峰蓝移了86meV,表明氧气压强的增大提高了MgZnO薄膜中Mg的溶解度。在15 Pa氧气压强下制备的薄膜显示了独特、均匀的六角纳米柱状结构,其PL谱展示了优异的发光特性,具有比其他制备条件下超强的紫外发射和微弱的可见发光。500~600 nm范围内的绿光发射,我们讨论其机理可能源于深能级中与氧相关的缺陷。使用PLD得到纳米柱状结构表明:优化制备条件,可望使用PLD制备ZnO纳米阵列的外延衬底;可使用PLD技术开发基于ZnO纳米结构的高效发光器件。     

溅射气压对非晶Hg1-xCdx Te薄膜微观结构和化学组分的影响（英文）

采用射频磁控溅射制备了非晶态结构的Hg1-xCdxTe薄膜,并利用台阶仪、XRD、原子力显微镜、EDS等分析手段对薄膜生长速率、物相、表面形貌、组分比例进行了研究。实验结果表明,溅射气压对薄膜生长速率、微观结构、表面形貌和化学组分有直接影响。随着溅射气压增大,其生长速率逐渐降低。当溅射气压高于1.1 Pa时,薄膜XRD图谱上没有出现任何特征衍射峰,只是在2θ=23°附近出现衍射波包,具有明显的非晶态特征;当溅射气压小于1.1 Pa时,XRD谱表现为多晶结构。另外,随着溅射气压的增加,薄膜表面粗糙度逐渐减小,而且溅射气压对薄膜组成的化学计量比有明显影响,当溅射气压为1.1 Pa时,薄膜中Hg的组分比最低,而Cd组分比最高。     

Ag:ZnO/SiO_2复合薄膜的制备与光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备Ag掺杂于ZnO层的Ag:ZnO/SiO2(AZSO)复合薄膜,采用XRD、SEM、UV-Vis和PL谱等手段对样品的晶体结构、微观形貌、透过率、吸收率及光致发光性能等进行表征,并观察了掺Ag量对复合薄膜光学性能的影响。XRD结果表明:样品经300℃退火处理后出现ZnO及单质Ag衍射峰;由SEM结果可观察到AZSO复合薄膜颗粒分散均匀,表面致密,其断面照片显示了薄膜的双层结构。UV-Vis吸收光谱结果表明:随着复合薄膜中Ag含量的增加,Ag与ZnO之间的电子转移及Ag颗粒的变大促使Ag的特征吸收峰呈现红移和宽化,样品的透过率也随之降低,吸收边向短波长方向移动,禁带宽度减小。PL谱结果表明:由于Ag的掺入减少了ZnO内空穴浓度并对复合薄膜的结构缺陷进行补偿,以及Ag在440nm附近的特征吸收,降低了复合薄膜的发光强度。     

ZnO：Sb薄膜的光致发光及拉曼特性研究

利用射频磁控溅射法（MS．RF）在玻璃基片上制备了不同掺杂浓度的ZnO：Sb薄膜．借助X射线衍射仪（XRD）、透射光谱、光致发光谱（PL）和拉曼散射光谱（Raman）等手段研究了Sb掺杂浓度对ZnO薄膜的微结构、光致发光和拉曼特性的影响．结果表明：所有样品均呈现ZnO六角纤锌矿结构且具有高度C轴择优取向;在Sb掺杂ZnO薄膜的拉曼光谱中观察到位于532cm^-1的振动模式,结合XRD分析认为此峰归因于Sb替代Zn位且与0成键的局域振动模式（LVMSb--O）;光致发光谱测试发现,仅在ZnO：Sb薄膜中观察到位于3．11eV附近的紫光发射峰,结合拉曼光谱分析认为此峰与XbZn-O复合体缺陷相关．     

低温缓冲层对氧化锌薄膜质量的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在Si衬底上外延生长ZnO薄膜。为了改善氧化锌薄膜的质量,首先在Si衬底上生长低温ZnO缓冲层,然后再生长高质量的ZnO薄膜。通过XRD、SEM、光致发光(PL)光谱的实验研究,发现低温ZnO缓冲层可有效降低ZnO薄膜和Si衬底之间的晶格失配以及因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。利用低温缓冲层生长的ZnO薄膜的(002)面衍射峰的强度要比直接在Si上生长的ZnO薄膜样品的高,并且衍射峰的半高宽也由0.21°减小到0.18°,同时有低温缓冲层的样品室温下的光致发光峰也有了明显的增高。这说明利用低温缓冲层生长的ZnO薄膜的结晶质量和光学性质都得到了明显改善。     

工作气压对磁控溅射ZnO薄膜结晶特性及生长行为的影响

采用射频反应磁控溅射方法，在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱分析技术，对不同工作气压下合成的ZnO薄膜的表面形貌、微观结构和光学性能进行表征，研究了工作气压对ZnO薄膜的结晶性能以及生长行为的影响.研究结果显示：对于Ar/O₂流量比例接近1∶1的固定比值下，ZnO薄膜的生长行为主要取决于成膜空间中氧的密度，临界工作气压介于0.5—1.0 Pa之间.当工作气压小于临界值时，ZnO薄膜的成核密度较高，且随工作气压的变化明显，ZnO的生长行为受控于氧的密度，属于氧支配的薄膜生长；当工作气压大于临界值以后，ZnO薄膜的成核密度基本保持不变，Zn原子的数量决定薄膜的生长速率；在0.1—5.0 Pa的工作气压范围内，均可获得高度c轴取向的ZnO薄膜，但工作气压的变化改变着ZnO晶粒之间的界面特征和取向关系.随着工作气压的增加，ZnO晶粒之间的界面失配缺陷减少，但平面织构特征逐渐消失，三叉晶界的空洞逐渐扩大，薄膜的密度下降，折射率减小. 关键词： ZnO薄膜 磁控溅射 表面形貌 微观结构 光学性能     

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。     

RF-PECVD掺溴非晶碳氢膜的Raman光谱分析

在室温条件下,以溴乙烷为单体、氢气为载气,用13.56 MHz射频等离子体化学气相淀积方法(RF-PECVD)在硅片衬底上生长了掺溴非晶碳氢薄膜(a-C:Br:H).通过对其进行Raman光谱分析,研究了工作气压对薄膜结构的影响.结果显示:随着气体工作压力从20 Pa下降至5 Pa,样品D峰强度增强,I_D/I_G值逐步由1.18增加至1.36,G峰的位置向高频轻微移动;与此同时,薄膜生长方式逐步转为低能态形式生长,薄膜中sp~2C逐步由链式结构向环式结构转化.     

不同参数溅射的ZnO薄膜硫化后的特性

采用直流反应磁控溅射法在玻璃和石英衬底上沉积了ZnO薄膜, 然后将它们在H^２S气流中 硫化得到ZnS薄膜．用x射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和UV-VIS透过光谱对Zn S薄膜样品进行了分析．结果表明, 该ZnS薄膜为六角晶体结构, 沿(002)晶面择优取向生长, 其结晶状态和透过光谱与工作气压、Ar/O^２流量比密切相关. 当气压高于1Pa 时, 得 到厚度很小的ZnS薄膜; 而气压低于1Pa时, 沉积的ZnO薄膜则不能全部反应生成ZnS. 另外, 当Ar/O^２流量比低于4∶1或高于4∶1时, 结晶状态都会变差. 此外, 由于ZnS薄 膜具有高 的沿(002)晶面择优取向的生长特性, 使得退火或未退火ZnO薄膜硫化后的晶粒尺寸变化很小 . 关键词： ZnS薄膜 磁控溅射 ZnO硫化 太阳电池     

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.     

SiC缓冲层对Si表面生长的 ZnO薄膜结构和光电性能的改善

用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了ZnO/SiC/Si和 ZnO/Si薄膜并制成了紫外探测器。利用X射线衍射(XRD),光致发光(PL)谱,I-V曲线和光电响应谱对薄膜的结构和光电性能进行了研究。实验结果表明:SiC缓冲层改善了ZnO薄膜的结晶质量和光电性能,其原因可能是SiC作为柔性衬底能够减少ZnO与Si 之间大的晶格失配和热失配导致的界面缺陷和界面态。     

石英衬底上Au缓冲层对ZnO薄膜微结构的影响

采用单源化学气相沉积(SSCVD)法,在石英衬底上以Au为缓冲层,Zn4(OH)2(O2CCH3)6.2H2O为固相源制备ZnO薄膜。SEM和XRD测试ZnO薄膜的微结构,结果表明:相对于SiO2衬底上生长的ZnO薄膜,Au/SiO2衬底上生长的ZnO薄膜具有较好的结晶质量和表面平整度;对制备ZnO薄膜的衬底温度进行了工艺优化,结果表明:500℃时制备的ZnO薄膜颗粒大小均匀,结晶质量较好;通过荧光光谱仪对Au/SiO2衬底上的ZnO薄膜进行光致发光(PL)谱测试,ZnO薄膜在400nm出现紫光发射峰,而没有出现与缺陷相关的深能级发射峰,表明ZnO薄膜具有较好的结晶质量。     

P型半导体氧化锌薄膜的Raman光谱研究

本文主要对超声喷雾热解方法生长在本征Si衬底上的N－In共掺的p型ZnO薄膜的Raman光谱进行了研究。通过洛仑兹(Lorentz)模型和等离子激元与纵光学声子耦合模理论模型拟合不同浓度下的室温Raman光谱, 我们对样品的Raman峰进行了指认; 同时也得到了样品的空穴浓度和迁移率, 结果和霍耳测量得到的空穴浓度和迁移率符合的较好, 证明了霍耳测量p型ZnO薄膜得到的电学参数是可信的。随后我们又对不同浓度的p型ZnO薄膜的变温Raman光谱进行研究,运用一个详细的模型(考虑了晶格热膨胀、残余应力、和三声子、四声子衰变)描述不同浓度下各个样品Raman光谱中的等离子激元与纵光学声子耦合模随温度变化的情况。分析拟合参数, 可以清楚地了解随着浓度的增加耦合模参数随温度的衰变行为。     

脉冲激光沉积法（PLD）生长Co掺杂ZnO薄膜及其磁学性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)及石英衬底上生长Co掺杂ZnO薄膜,并且比较了不同生长条件下薄膜的性能。实验观察到了700℃、0.02Pa氧压气氛下生长的Co掺杂ZnO薄膜显示室温磁滞回线。采用XRD、SEM等手段对Co掺杂ZnO薄膜的晶体结构及微观形貌进行了分析,得到的ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向,结构比较致密,表面平整度较高,并且没有发现Co的相关分相,初步表明Co有效地掺入了ZnO的晶格当中。霍尔测试表明Co掺杂ZnO薄膜样品保持了半导体的电学性能,电阻率为0.04Ω·cm左右,载流子浓度约为1018/cm3,迁移率都在18.7cm2/V·s以上。实验结果表明材料保持了ZnO半导体的性能,并具有室温铁磁性。