衬底温度对非极性ZnO薄膜结晶性能和发光特性的影响

采用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)设备在LiGaO2(100)衬底上制备了结晶性能良好的非极性ZnO薄膜.研究了衬底温度对ZnO薄膜结晶性能的影响.X射线衍射(XRD)分析结果表明在衬底温度为500℃时可以获得高质量的(1100)晶面取向的非极性ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察ZnO薄膜的表面形貌及晶体尺...     

LiGaO2衬底上ZnO外延膜的结构与光学特性

采用磁控溅射法在(001),(100)及(010)LiGaO2衬底上制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透过光谱以及光致发光谱(PL)对薄膜的结构、形貌及光学性质进行了表征.结果表明LiGaO2衬底不同晶面上制备的ZnO薄膜具有不同的择优取向,在(001)、(100)及(010)LiGaO2上分别获得了[001]、[1100]及[1120]取向的ZnO薄膜;不同取向的ZnO薄膜表面形貌差异较大;薄膜在可见光波段具有较高的透过率;在ZnO薄膜的光致发光谱中只观察到了位于378 nm的紫外发射峰,而深能级发射几乎观察不到,(1100)取向的薄膜紫外发射峰强度最大,半高宽也最小,薄膜光致发光件质的差异丰要和晶粒尺寸有关.     

Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上β-Ga2O3薄膜的生长

为获得高质量的β-Ga2O3薄膜,将c面蓝宝石上生长的GaN薄膜进行高温氧化制成了Ga2O3/GaN/蓝宝石模板,进而在模板上利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺进行了β-Ga2O3薄膜的同质外延。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对样品的晶体结构、表面形貌等性质进行测试与分析。结果表明,该方法获得的β-Ga2O3薄膜晶体质量受GaN薄膜氧化效果与MOCVD工艺条件等因素影响较大。通过优化实验条件,得到了质量较高的β-Ga2O3薄膜。与蓝宝石上或GaN薄膜上异质外延得到的β-Ga2O3薄膜相比,薄膜的晶体质量明显提高。通过对比不同样品的晶体质量、表面形貌和制备过程,发现该方法成功地将β-Ga2O3薄膜在蓝宝石衬底或GaN/蓝宝石模板上异质外延转化为了Ga2O3/GaN/蓝宝石模板上的同质外延,有效地减小了β-Ga2O3薄膜和蓝宝石、GaN之间较大的晶格失配和热失配,有利于提高β-Ga2O3薄膜的晶体质量。     

退火时间对MgB_2超导薄膜的影响

在多晶A l2O3衬底上,以B2H6作为硼源,化学气相沉积先驱B薄膜,采用Mg扩散方法,在不同退火时间条件下制备了MgB2超导薄膜。通过电阻-温度曲线测量、X射线衍射分析和扫描电子显微镜形貌观测方法,研究了退火时间对MgB2薄膜的超导特性、晶体结构、表面形貌的影响。     

Si(111)衬底切偏角对GaN基LED外延膜的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在具有偏角(0°~0.9°)的Si(111)衬底上生长了GaN薄膜。采用高分辨X射线衍射(HRXRD)对Si衬底的偏角进行了精确的测量,利用HRXRD、原子力显微镜(AFM)以及光致发光(PL)对外延薄膜的晶体质量、量子阱中In组分、表面形貌及光学特性进行了研究。结果表明,Si(111)衬底偏角对量子阱中的In组分、 GaN外延膜的表面形貌、晶体质量以及光学性能具有重大影响。为了获得高质量的GaN外延薄膜,衬底偏角必须控制在小于0.5°的范围内。超出该范围,GaN薄膜的晶体质量、表面形貌及光学性能都明显下降。     

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。     

NiFe2O4外延薄膜的制备及后退火效应研究

本文利用脉冲激光沉积方法制备了NiFe2O4磁性绝缘薄膜.X-射线衍射线性扫描测量表明,在MgO(110)单晶衬底上可以生长出高质量的NiFe2O4外延薄膜,原子力显微镜显示其具有平整的表面形貌.我们还研究了后退火处理对样品结构、表面形貌和磁性的影响.结果表明,后退火后薄膜的结构和表面形貌都发生了明显的改变,样品的磁性得到增强.这些效应可归结为在氧气氛下退火处理导致的氧含量的变化以及退火过程中阳离子分布和价态发生改变.     

石英衬底上GaN薄膜沉积及其光学性能的研究

GaN薄膜材料广泛应用于发光二极管(LED),激光二极管(LD)等光电器件。但是GaN基器件的制备与应用以及器件推广很大一部分取决于其器件的价格,常用的方式是在单晶蓝宝石衬底上沉积制备GaN薄膜样品,单晶蓝宝石衬底晶向择优,可以制备出高质量的GaN薄膜样品,但是单晶蓝宝石衬底价格昂贵,一定程度上限制了其GaN基器件推广使用。如何在廉价衬底上直接沉积高质量的GaN薄膜,满足器件的要求成为研究热点。石英玻璃价格廉价,但是属于非晶体,没有择优晶向取向,很难制备出高质量薄膜样品。本研究采用等离子体增强金属有机物化学气相沉积系统在非晶普通石英衬底上改变氮气反应源流量低温制备GaN薄膜材料。制备之后采用反射高能电子衍射谱、X射线衍射光谱、室温透射光谱和光致光谱对制备的薄膜进行系统的测试分析。其结果表明：在氮气流量适当的沉积参数条件下,所制备的薄膜具有高C轴的择优取向,良好的结晶质量以及优异的光学性能。     

高温超导YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜的制备及性能表征

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在LaAlO3(100)单晶衬底上外延生长YBa2Cu3O7-δ-Y2O3多层薄膜,用X射线衍射技术(XRD)分析薄膜的物相结构和外延特性,通过原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌.本文主要研究了最佳工艺参数下交替生长多层YBCO-Y2O3膜的超导性能.结果表明,YBa2Cu3O7-δ-Y2O3薄膜为纯c轴取向外延生长,临界电流密度Jc(H=0或H//C)均高于纯YBCO薄膜,纳米Y2O3起到磁通钉扎中心作用.     

GaAs(001)衬底上分子束外延生长立方和六方GaN薄膜

采用分子束外延方法在GaAs(001)衬底上生长出了03微米厚的GaN薄膜,X射线双晶衍射和室温光荧光测试结果表明,采用GaAs氮化表面作为成核层可获得高纯度立方GaN薄膜而采用AlAs氮化表面作为成核层可获得高纯度六方GaN薄膜.这一研究结果表明在GaAs衬底上生长GaN薄膜的相结构可以通过选择不同的成核层来控制. 关键词：     

GaN外延衬底LiGaO2晶体的生长和缺陷

ＬｉＧａＯ２与ＧａＮ的晶格失配率只有０．２％，是一种很有潜力的蓝光衬底材料。通过多次实验，用提拉法生长了尺寸为１５×６０ｍｍ的高质量ＬｉＧａＯ２单晶。利用化学侵蚀、光学显微镜、透射电子显微镜对晶体中的缺陷进行了分析，研究了生长参数、原料化学配比对晶体质量的影响。ＬｉＧａＯ２晶体在〈１００〉方向生长速率最快，在〈００１〉方向上生长较慢。由于原料按非化学计量比挥发致使组份偏离，容易产生γ－Ｇａ２Ｏ３包裹物。包裹物和位错的形成具有一定的相互促进作用，往往形成平行于（００１）面的亚晶界。通过调整原料配比、生长工艺参数可克服上述问题。     

GaN衬底材料LiGaO2晶体的温度梯度法生长及分析

以温度梯度法生产LiGaO2晶体，通过形貌观察、X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析确认在样品的中部形成了单一相的LiGaO2晶体。但在生长过程中由于CO气体的存在，熔体表面形成了LiO-和金属态的Ga,钼坩埚被侵蚀形成Li2MoO4进入熔体，使样品上下两部分的结晶质量变差。     

常压化学气相沉积技术生长ZnO∶H薄膜的光学性质

采用常压金属有机物化学气相沉积技术(APMOCVD),以二乙基锌(DEZn)为Zn源,去离子水(H2O)为氧源,N2作载气,在外延ZnO薄膜的反应气氛中通入少量氢气,在cAl2O3衬底上生长出了ZnO∶H薄膜。用X射线双晶衍射和光致发光谱对ZnO∶H薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果表明,ZnO∶H薄膜(002)和(102)面的Ω扫描半峰全宽分别为46.1 mrad和81.4 mrad,表明该薄膜具有良好的结晶性能；室温下,ZnO∶H薄膜具有较强的紫外光发射(380 nm),在低温10 K光致发光谱中观测到位于3.3630 eV处与氢相关的中性施主束缚激子峰(I4)及其位于3.331 eV处的双电子卫星峰(TES)。采用退火的方法,通过观测I4峰的强度变化,研究了氢在ZnO∶H薄膜中的热稳定性。发现随着退火温度的升高,I4峰的强度逐渐减弱,表明在高温下退火,氢会从ZnO薄膜中逸出。     

气相传输平衡法在(11-20)面蓝宝石上制备γ铝酸锂膜

为了寻找可能替代蓝宝石作为氮化镓外延的新型衬底,通过48 h的气相传输平衡,分别在1000℃、1030℃、1050℃、1070℃和1100℃制备了一层单相多晶的γ铝酸锂膜。X射线衍射和扫描电镜分别用于表征膜的物相、取向和表面形貌。结果显示,γ铝酸锂择优取向的好坏取决于气相平衡传输温度,在1050℃制备的γ铝酸锂具有高度的[100]择优取向;在γ铝酸锂(001)面上的双轴拉应力可能有助于[100]择优取向的形成;γ铝酸锂晶粒表面裂纹的方向一致性与其择优取向紧密相关。上述结果表明在合适的工艺条件下,气相传输平衡法制备的γ铝酸锂/蓝宝石可能成为一种很有前景且适合(1-100)面氮化镓生长的复合衬底。     

新型衬底晶体LiGaO2的生长和结晶性质研究

氮化物长期以来被看作是在蓝光及紫外波段光电子应用中最有希望的材料[1].但在改进材料质量方面最大的困难是:缺乏一种能和GaN在晶格及热性能方面十分匹配的理想衬底材料[2].Al2O3被普遍认为可以作为GaN的衬底材料.这主要是由于它具有的结构、热性能好,和生长加工容易等特点.     

Growth and Crystallization Habit of a Novel Substrate Crystal LiGaO_2

ＧｒｏｗｔｈａｎｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎＨａｂｉｔｏｆａＮｏｖｅｌＳｕｂｓｔｒａｔｅＣｒｙｓｔａｌＬｉＧａＯ_２￥ＨＵＡＮＧＷｅｉｍｉｎｇ；ＸＵＪｕｎ；ＷＵＧｕａｎｇｚｈａｏ；ＤＥＮＧＰｅｉｚｈｅｎ；ＧＡＮＦｕｘｉ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉ?..     

MOCVD生长的GaN单晶膜的蓝带发光研究

对实验室用ＭＯＣＶＤ方法生长的未掺杂ＧａＮ单晶膜的发光性能进行了研究。结果表明：在室温时未掺杂ＧａＮ单晶出现的能量为２．９ｅＶ左右蓝带发光与被偿度有较强的依赖关系。高补偿ＧａＮ的蓝带发射强,低补偿ＧａＮ的蓝带发射弱。对蓝带发光机理进行了探讨,认为蓝 导带电子过至受主能级的发光（ｅＡ发光）。观察到降低ＧａＮ补偿度能提高ＧａＮ带边发射强度。     

Cu掺杂Ga2O3薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射和N2气氛退火处理制备了多晶Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪对Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明,Cu掺杂后Ga2O3薄膜的结晶质量变差,透过率明显降低,吸收率增加,光学带隙减小.本征Ga2O3薄膜在紫外、蓝光和绿光出现了发光带,Cu掺杂后紫外和蓝光发射增强,且在475nm处出现了一个新的发光峰.     

GaN薄膜拉曼散射光谱的研究

利用拉曼散射光谱对在SiC衬底上采用MOCVD异质外延的未故意掺杂GaN薄膜特性进行研究发现E2模式向频率低的方向漂移表明在GaN薄膜中存在张力,由于SiC衬底不平整度增加引起更多位错的出现,从而引起拉曼谱中E2模式的加宽,因此通过选择平整度较好的衬底可以减小缺陷密度,提高薄膜的质量,此外A1(LO)模式的出现与强度可以用来表征未掺杂GaN的薄膜质量。