水热法制备Sm2O3微晶薄膜

以氯化钐为起始原料,采用水热法在玻璃基板和Si(100)基板上制备了Sm2O3薄膜,研究了水热反应温度对薄膜晶相、显微结构和光学性能的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见自记式分光光度计等对薄膜的相组成、显微结构和光学性能进行了表征.结果表明:Sm2O3薄膜在玻璃基板和Si(100)基板上均表现出一定的定向生长的特征;Sm2O3薄膜对紫外线有强烈的吸收作用;随着反应温度从170℃ 升高到 185℃,薄膜的结晶性变好,对紫外和可见光的吸收性均增强;薄膜禁带宽度由2.88eV增加到2.95eV.     

恒电压沉积SmS光学薄膜

以SmCl3·6H2O和Na2S2O3·5H2O为原料,采用电沉积法在ITO玻璃基板制备了SmS光学薄膜.采用XRD、AFM和紫外可见光分光光度计对薄膜进行了表征.研究了沉积电压和热处理温度对于薄膜的物相组成、显微结构和光学性能的影响.结果表明:在n(S):n(Sm)=4:1,溶液pH值为3.0,沉积电压为10 V以及热处理温度为400℃的条件下,可制备出主晶相为SmS且表面比较平整的薄膜.热处理后薄膜的禁带宽度增加.随着沉积电压的增加,SmS逐渐由金属相向半导体相转变,薄膜的禁带宽度相应地变大.     

磁控溅射ZrN薄膜的生长机理及光学性能

利用直流反应磁控溅射法在Si衬底上沉积了高结晶质量的氮化锆(ZrN)薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和光谱椭偏仪(SE)研究了沉积时间对ZrN薄膜结构、表面形貌和光学性能的影响。结果表明:所沉积薄膜均为NaCl结构的立方相ZrN,具有(111)面单一取向;沉积时间的增加提高了薄膜的结晶质量;ZrN薄膜的表面形貌、晶粒尺寸以及表面粗糙度随沉积时间发生变化,沉积45 min的薄膜表面出现致密的三角锥晶粒,且表面粗糙度最大,薄膜呈柱状生长。随后利用Extend Structure Zone Model解释了ZrN薄膜的生长机制,最后研究了ZrN薄膜的光反射特性,发现反射光谱与晶粒形状和表面粗糙度密切相关,表面具有三角锥状晶粒的薄膜,其反射谱在300~800 nm波长范围内存在振荡现象,相比于具有不规则晶粒形貌的薄膜其反射率明显下降。本文中研究的生长条件与晶体结构、微观形貌和光学性能之间的关系,可为器件中应用的ZrN薄膜最佳制备条件的优化提供重要的参考价值。     

沉积温度对电沉积PbS薄膜结构和性能的影响

采用电沉积法在ITO导电玻璃表面沉积了PbS薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对薄膜的结构和光学性能进行了表征,研究了沉积温度对薄膜的相组成、显微形貌以及光学性质的影响.结果表明:在U=3 V,pH=2.5,T=60 ℃,沉积时间为20 min,加入EDTA作络合剂的情况下,可制备出沿(111)和(200)晶面取向生长的立方相PbS薄膜.薄膜显微结构均匀而致密,随着反应温度从20 ℃增加到60 ℃,薄膜内的压应力逐渐减小,禁带宽度也随着变小.所制备的微晶PbS薄膜的禁带宽度约为0.39 eV.     

Ti掺杂的CrSi2纳米薄膜的微结构和热电性能

利用高真空磁控溅射设备并顺序沉积Cr、Ti和Si层并随后在500℃真空退火6h,在Si(100)衬底上,获得不同Ti掺杂量的CrSi2薄膜.场发射扫描电镜观察表面形貌显示,沉积薄膜具有7～8 nm的晶粒且尺寸比较均匀,Ti含量增加,晶粒尺寸略有增加;X射线衍射谱显示沉积薄膜具有单一CrSi2点阵(111)晶面择优取向,在1.16at;到1.74at;的Ti含量范围内,随Ti含量的增加,CrSi2纳米薄膜的(111)择优取向的程度下降,同时,Ti含量增加,薄膜CrSi2点阵常数增加,这表明Ti在CrSi2晶体中以替位形式存在.随着Ti含量增加,沉积薄膜的霍尔系数降低,空穴浓度增加,同时薄膜空穴载流子的迁移率和Seebeck系数单调下降;受空穴浓度增加和迁移率降低的影响,随Ti含量增加,沉积薄膜电导率和功率因子呈现先增加达到最大值后又下降的趋势.     

SrTiO3薄膜液相沉积技术制备及光催化性能表征

采用液相沉积技术成功制备了SrTiO3薄膜,并研究其光催化性能.采用偏光显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析研究了不同制备条件对SrTiO3薄膜结构和形貌的影响,以罗丹明B(RhB)为目标降解物研究SrTiO3薄膜紫外光催化性能,结果表明:基板表面的Si-OH组群为SrTiO3薄膜制备提供了积极的贡献作用,并且垂直沉积的基板更有助于提高SrTiO3薄膜的表面均匀性.沉积制备的SrTiO3薄膜在基板表面以叶状和丛状交叉方式生长,且在空气中600℃煅烧2h转化为高纯结晶态.沉积温度为70℃的SrTiO3薄膜,紫外光照射120 min RhB降解率达到98;以上.     

衬底温度对氢化非晶硅薄膜特性的影响

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统,以乙硅烷和氢气为气源,石英玻璃和单晶硅片为衬底制备了氢化非晶硅(a-Si∶ H)薄膜.采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、台阶仪、紫外可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪和电子能谱仪等分别表征了a-Si∶H薄膜的表面形貌、结晶特性、沉积速率,光学带隙,键合结构和Si化合态等特性.结果表明:随着衬底温度的增加,a-Si∶H薄膜表面的颗粒尺寸减小,均匀性增加,沉积速率则逐渐降低;衬底温度从80℃增加到130℃时,光学带隙显著增加,而在130℃至230℃范围内,光学带隙基本不随衬底温度变化;以SiH键对应的伸缩振动的相对峰强度逐渐增加,而以SiH2或(SiH2)n键对应的伸缩振动的相对强度逐渐减小;a-Si∶H薄膜中Si0+态的相对含量增加.因此,衬底温度大于130℃有利于制备优质a-Si∶H薄膜,230℃是沉积a-Si∶H薄膜的最佳衬底温度.     

热壁外延制备InAs/Si(211)薄膜及其电学性能研究

采用热壁外延(Hot Wall Epitaxy,HWE)沉积系统在单晶Si(211)衬底表面制备了InAs薄膜,研究了不同生长温度(300℃、350℃、400℃、450℃和500℃)对薄膜材料结构及其电学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、霍尔(Hall)测试等,对InAs/Si(211)薄膜的晶体结构、表面形貌及电学参数进行了测试分析.结果表明:采用HWE技术在Si(211)衬底表面成功制备了InAs薄膜,薄膜具有闪锌矿结构并沿(111)方向择优生长.随着生长温度从300℃升高到500℃,全峰半高宽(FWHM)先减小后增大,生长温度为400℃时薄膜的晶粒尺寸最大为73.4 nm,载流子浓度达到1022 cm-3,霍尔迁移率数值约为102 cm2/(V·s),说明优化生长温度能够降低InAs薄膜的缺陷复合,使薄膜结晶质量和电学性能得到提高.SEM及AFM的测试结果显示由于较高的晶格失配及Si衬底斜切面(211)的特殊取向,在Si(211)衬底上生长的InAs薄膜主要为三维层加岛状(S-K)生长模式,表面粗糙度(Ra)随温度的升高先减小后增大,400℃时薄膜的平均表面粗糙度Ra为48.37 nm.     

基片温度对电子束蒸发沉积碳化硼薄膜性能的影响

在不同基片温度下,采用电子束蒸发法在Si(100)衬底上制备了碳化硼薄膜,研究了基片温度对薄膜性能的影响。采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜成分,薄膜的表面形貌用原子力显微镜(AFM)进行表征,采用台阶仪和椭偏测厚仪测量了薄膜厚度和折射率。结果表明基片温度对薄膜成分影响不大;随着基片温度的升高,薄膜表面粗糙度逐渐增大,均方根粗糙度由0.394 nm增至0.504 nm;而沉积速率先增大后减小,在300℃时达到最大值7.47 nm/min;其折射率由2.06渐增至2.41,表明薄膜致密性逐渐提高。     

氧氩比及基底温度对脉冲磁控溅射Cu2O薄膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,采用单质金属铜靶作为溅射靶,在氧气(O2)和氩气(Ar)的混合气氛下在石英玻璃基底上制备Cu2O薄膜,研究了O2和Ar流量比(O2/Ar)及基底湿度对沉积的Cu2O薄膜结构、表面形貌及光学性能的影响.结果表明:在O2/Ar为30∶80的气氛条件下,基底温度在室温(RT)和100℃时均可获得单相的Cu2O＜ 111＞薄膜;薄膜表面致密、颗粒呈球状,粗糙度的均方根(RMS)值随基底温度增加而增大;薄膜的光谱吸收范围为300～ 650 nm,紫外区吸收较强,可见光区吸收强度较弱,吸收强度随基底温度的增加而增强,光学带隙(Eg)随基底温度的增加而减小.     

Piranha化学法与化学浴沉积制备Sb2S3薄膜

采用Piranha化学法与化学浴沉积技术相结合,在玻璃基板上成功制备了Sb2S3薄膜.研究了Piranha溶液不同处理时间对基板表面润湿性的影响,同时研究了Sb2S3薄膜相组成及形貌.结果表明,Piranha溶液能够有效地改善玻璃基板表面的润湿性,当处理时间为25 min时,基板表面润湿角达到最低值12.83°.Piranha溶液处理后的基板对于Sb2S3薄膜的沉积具有积极的诱导作用.沉积得到薄膜经200℃煅烧1h,由非晶态转变为正交相,薄膜在基板表面以单层球形颗粒平铺堆积生长.     

硼掺杂对μc-Si:H薄膜微结构和光电性能的影响

采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备了掺硼氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜,研究了硼掺杂对薄膜的结晶状况、沉积速率、暗电导率和光学带隙的影响.拉曼光谱、扫描电子显微镜、分光光度计和电导率测试结果表明:当掺硼比(B2H6/SiH4)由0.1;增加到0.75;时,硅膜的晶化率逐渐降低,并由微晶向非晶过渡;沉积速率随掺硼比的增加线性增大;暗电导率先升高后下降,当掺硼比为0.5;时,暗电导率最大;光学带隙随掺硼比的增加逐渐减小.     

pH值对电沉积PbS薄膜结构和性能的影响

采用阴极恒电压法在ITO导电玻璃表面沉积了PbS薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对薄膜的结构和光学性能进行了表征,研究了沉积液pH值对薄膜的相组成、显微形貌以及光学性质的影响.结果表明:在U=3 V,pH=2.4,沉积时间为20 min,加入EDTA作络合剂的情况下,可制备出沿(111)和(200)晶面取向生长的立方相PbS薄膜.薄膜均匀而致密,随pH值增加,薄膜的压应力及禁带宽度呈现先减小后增大的变化趋势.所制备的微晶PbS薄膜的禁带宽度约为0.38～0.39 eV.     

电泳沉积法制备超疏水ZnO薄膜

采用电泳沉积法在ITO导电玻璃基片上制备超疏水ZnO薄膜,研究了电流强度、沉积时间和缓冲层对薄膜的晶相、显微结构、透光度和润湿性的影响。利用SEM和XRD表征薄膜的表面形貌和晶相组成。结果表明:所沉积的薄膜主要由ZnO和Zn(OH)2两相组成,在空气中放置一段时间后全部转变为ZnO相,电泳沉积膜是由ZnO纳米晶片无序排列组成的网状结构。电流强度和缓冲层对薄膜的形貌影响较大,较高的电流强度可获得大孔洞的网状结构,涂覆ZnO缓冲层显著改善了薄膜的均匀性。     

ZnO∶Al衬底上低温生长GaN薄膜

利用射频磁控溅射在普通玻璃上制备了(0002)择优取向的ZnO:Al薄膜.采用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)技术,在ZnO:Al薄膜衬底上沉积了厚度为320 nm的GaN薄膜.利用高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光透射谱等表征方法,研究了沉积温度对GaN薄膜的结晶性、表面形貌和透射率的影响.     

掺杂浓度对电沉积法制备ZnS: Cu光学薄膜影响

采用阴极恒电压法在ITO(In2O3-SnO2)导电玻璃表面制备了ZnS: Cu薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光致发光谱仪(PL)研究了掺杂浓度对ZnS: Cu薄膜的物相组成、显微结构及发光性能的影响.结果表明:控制Cu2+的质量掺杂浓度在0.4;以内,并不会改变ZnS薄膜的物相组成,而且会使薄膜的结晶程度有所提高.研究还发现,在pH=4.0,沉积电压为2 V,掺杂浓度为0.3 ;的条件下,所制得的ZnS: Cu薄膜光致发光光谱峰值最大,亮度最高.     

钙稳定氧化锆的制备及高温电性能研究

为研究钙稳定氧化锆质材料的高温电性能,以CaO为稳定剂,分别按照4mol;、8mol;和12mol;的掺杂量,与化学法制备的高纯氧化锆细粉混合,于模压法成型后,经1710℃×2h烧成制得试样.采用XRD和SEM分别对试样相组成和显微结构进行了分析,测定了不同试样室温到1350℃的电导率.实验结果表明:随着CaO掺杂量的增加,试样中立方相氧化锆含量增加,单斜相含量明显减少;试样的电导率随稳定剂掺杂总量的增加呈上升趋势,且随着测试温度的升高而增大;不同相组成使氧化锆材料在高低温区电导率存在着差异,其中立方相含量的增加有助于电导率的提高.     

碳化温度对异质外延3C-SiC薄膜结晶质量及表面形貌的影响

本文以Si(100)为衬底,利用水平式常压冷壁化学气相沉积(APCVD)系统在不同温度(1100～1250℃)下制备的“缓冲层”上生长了3C-SiC薄膜.结果表明,薄膜为外延生长的单一3C-SiC多型,薄膜表面呈现“镶嵌”结构特征,Si/3C-SiC界面平整无孔洞.碳化温度对薄膜的结晶质量和表面粗糙度有显著的影响,当碳化温度低于或高于1200℃时,薄膜的结晶质量有所降低,且随着碳化温度的升高,薄膜表面粗糙度呈现增大的趋势.当在1200℃下制备的“缓冲层”上生长薄膜时,可以获得最优质量的3C-SiC外延膜,其(200)晶面摇摆曲线半峰宽约为0.34°,表面粗糙度约为5.2nm.     

沉积时间对电沉积ZnS薄膜的影响

采用阴极恒电位法在氧化锡铟导电玻璃(ITO)基板上电沉积了ZnS薄膜,用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外/可见/近红外吸收光谱仪(UV-VIS-NIR)对薄膜的物相结构,微观形貌和光学性能进行了表征,研究了沉积时间对薄膜的结构以及光学性能的影响。研究结果表明:当沉积时间为6min时,可以得到表面均匀而致密的ZnS薄膜,在500～1000nm波长范围内的薄膜透过率约为40%～60%。随着沉积时间的增加,ZnS薄膜的结晶程度、微观形貌均有所改善,但当沉积时间达到或超过8min时,薄膜的结构和性能又有所下降。     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。