退火对电弧离子镀制备的ZnO薄膜的影响

采用阴极电弧离子镀在Si、Al2O3以及玻璃衬底上制备出具有择优取向的ZnO薄膜,并对其进行退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、紫外-可见光光谱仪对ZnO薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行分析.XRD结果表明,所制备的ZnO薄膜具有很好的ZnO(002)择优取向,退火使ZnO(002)衍射峰向高角度方向偏移.SEM结果表明,随着退火温度升高,表面晶粒由隆起的山脉或塔状变为平面状,晶粒002面呈六边状.PL谱结果表明,随着退火温度的升高,紫外发光峰强度逐渐增强,可见光发光峰强度逐渐相对减弱.紫外可见光透过谱结果表明,退火使可见光透过率增高,光学带隙发生红移.     

不同镉源制备铜锌锡硫电池缓冲层的研究

目前制备CZTS薄膜太阳电池的缓冲层绝大多数采用硫酸镉作为镉源.本文将主要介绍用醋酸镉((Ch3COO)2Cd)、氯化镉(CdCl2)和硝酸镉(Cd(NO3)2)和硫酸镉(CdSO4)四种不同的镉源制备硫化镉薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见分光光度计对硫化镉薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行分析研究.分析结果表明以硝酸镉为镉源制备的硫化镉薄膜最适合作为缓冲层使用.将不同镉源制备的硫化镉薄膜作为CZTS薄膜电池的缓冲层,制备出的电池效率分别为:1.83;((Ch3COO)2Cd)、2.89;(CdCl2)、3.4;(Cd(NO3)2)、3.19;(CdSO4).     

水热法辅助溶胶-凝胶法制备Al∶ZnO纳米棒阵列及发光性能研究

采用水热法结合溶胶-凝胶法在SiO2基片上制备了不同Al含量掺杂的ZnO纳米棒阵列.通过X射线衍射仪(XRD),电子扫描显微镜(SEM),透射光谱和光致发光光谱仪(PL)等测量手段,分析了Zn1-xAlxO薄膜样品的微结构、表面形貌、透射及光致发光特性.结果表明,制备出的Zn1-xAlxO薄膜具有良好的结晶质量和明显的沿(002)方向择优取向生长.透射谱分析显示,样品的吸收边随Al含量的增加出现明显的红移现象.PL谱分析表明,掺杂Al以后,薄膜出现强的橙红光发射光谱带,通过谱线拟合,发现在可见光波段的缺陷发光主要是位于能量为1.92eV和2.15 eV的红光及黄光发射,主要发光机理为Zn,缺陷发射.     

La掺杂对ZnO纳米薄膜微观结构与光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在Si衬底上制备了不同掺杂量的La掺杂ZnO(ZnO∶La)薄膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致荧光发光(PL)等表征技术,研究了不同掺杂量对ZnO∶ La薄膜的微观结构和光学特性的影响.结果表明,所有薄膜均只出现的(002)衍射峰,表明La3+可以替代ZB2或者进入ZnO晶格间隙,并未改变ZnO的六角纤锌矿结构.通过计算可知La掺杂可以抑制ZnO的晶粒增长.可见光范围的透过率超过80;,同时随着La掺杂量的增加,薄膜的光学带隙值逐渐增大.通过对光致发光谱的研究表明,La掺杂可以增强ZnO薄膜室温下的紫外光发光强度.     

LaNiO3缓冲层对化学溶液法制备的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3薄膜的结构与电学性能的影响

采用化学溶液法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了92;Pb(Mg1/3/Nb2/3)O3-8;PbTiO3(PMNT)薄膜,对于在衬底上引入缓冲层LaNiO3(LNO)和没有引入缓冲层LNO所制备的PMNT薄膜结构及电学性能进行了比较和研究.x射线衍射测试结果表明:直接在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上所制备的PMNT薄膜含有大量的烧绿石相,且薄膜呈现高度的(111)择优取向;而当在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上引入LNO缓冲层后,所制备的PMNT薄膜是纯钙钛矿相,且薄膜呈现(100)择优取向.通过铁电和介电性能测试表明:当在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上引入缓冲层LNO后,所制备的PMNT薄膜的剩余极化和介电常数也都得到了较大提高.     

超声喷雾热解法制备CeO2薄膜及性能研究

以硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)水溶液为前驱溶液,采用自制超声喷雾热解装置在石英衬底上沉积制备CeO2薄膜,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见分光光度计等分析薄膜晶体结构、微观形貌及光学特性.结果表明,随着沉积温度升高,薄膜择优生长取向逐渐变为(200);当沉积温度为500℃时,薄膜具有良好的致密性;薄膜在可见光区表现出近85;的高透过率,同时发现随着沉积温度升高,薄膜透过率逐渐增大,光吸收逐渐由缺陷吸收转变为本征吸收.     

SiO2阻挡层对电子束沉积法生长高迁移率IWO薄膜性能的影响

利用电子束沉积技术在玻璃衬底上制备了IWO( In2O3∶WO3)薄膜和SiO2缓冲层,并将SiO2缓冲层对IWO薄膜性能的影响作了探究.SiO2缓冲层在室温生长.SIMS测试表明:SiO2缓冲层能有效阻挡浮法玻璃中的杂质进入到IWO薄膜.实验获得的具有SiO2阻挡层的IWO薄膜的电子迁移率μ～54.5 cm2·V-1·s-1,电阻率p ～5.86×10-4Ω,cm,电子载流子浓度n～ 1.95×1020 cm-3,400～1600nm砌光谱区域内的平均透过率～76;.     

射频磁控溅射生长ZnO薄膜及性能研究

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底生长ZnO及ZnO∶ Al薄膜,通过改变氩氧比、衬底温度和溅射功率获得样品.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜进行表征.结果发现:室温下40W的溅射功率1h的溅射时间,改变氩氧比获得样品.XRD图谱中无明显衍射峰出现;紫外可见光分光光度计测试结果显示400nm波长以下,透光率在90;以上.说明薄膜生长呈无定形.衬底温度高于200℃样品,XRD有明显(002)衍射峰出现,在400～ 800 nm波长范围,透光率在88;以上,衬底温度300℃时,XRD衍射峰半高宽最小,晶粒尺寸大.TEM显示:衬底300℃晶粒尺寸最大,晶体发育好.在200℃掺铝ZnO薄膜,(002)峰不明显,有(101)峰出现.     

在Si(100)上以AlN作过渡层低温外延生长ZnO薄膜

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)上成功生长了高度c轴取向的AlN薄膜,并以此为衬底,实现了ZnO薄膜的低温准外延生长.通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及荧光分光光度计表征ZnO薄膜的结构、表面形貌和发光性能.结果表明,ZnO薄膜能在AlN过渡层上沿c轴准外延生长,采用AlN过渡层后,其荧光强度也有大幅提高.     

衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,在不同的衬底温度下制备了钽(Ta)掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜,采用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致发光(PL)光谱研究了衬底温度对制备的Ta掺杂ZnO薄膜的组分、微观结构、形貌和光学特性的影响.EDS的检测结果表明,Ta元素成功掺入到了ZnO薄膜;XRD图谱表明,掺入的Ta杂质是替代式杂质,没有破坏ZnO的六方晶格结构,随着衬底温度的升高,(002)衍射峰的强度先增大后降低,在400℃时达到最大;SEM测试表明当衬底温度较高时(400℃和500℃),Ta掺杂ZnO薄膜的晶粒明显变大;紫外-可见透过光谱显示,在可见光范围,Ta掺杂ZnO薄膜的平均透光率均高于80;,衬底不加热时制备的Ta掺杂ZnO的透光率最高;制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度范围为3.34~3.37eV,衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度最小,为3.34eV.PL光谱表明衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜中缺陷较多,这也是造成薄膜禁带宽度变小的原因.     

Al2O3膜层制备参数对SiO2/Al2O3/PET复合膜透湿性能的影响

采用磁控溅射工艺在PET衬底上依次沉积了Al2 O3和SiO2薄膜,制备出SiO2/Al2 O3/PET复合膜.利用扫描电镜和透湿仪对复合膜的表面形貌和透湿性能进行表征.研究了制备Al2 O3膜层的射频功率、氩气流量、本底真空度和溅射时间4个参数对复合膜透湿率的影响.结果表明:复合膜的透湿率随着本底真空度的升高而减小,随着射频功率、氩气流量和溅射时间的增加均呈现先减小后增大的变化趋势;4个制备参数对复合膜透湿率的影响程度由大到小依次是本底真空度、氩气流量、射频功率、溅射时间;4个制备参数的较优组合为本地真空度0.5×10-3 Pa,射频功率300 W,溅射时间6 min,氩气流量70 mL·min-1.     

Ca-Si-Al-O玻璃合成Ca-α-SiAlON:Eu荧光粉及其发光性能研究

以Ca-Si-Al-O玻璃为主要原料,通过添加Eu_2O_3,采用碳热还原氮化法合成出Ca-α-Si Al ON∶Eu荧光粉体。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等手段,对合成Ca-α-Si Al ON∶Eu的物相组成、显微结构及发光性能进行表征。结果表明:(1)以Ca O,Al_2O_3,Si O_2为原料,合成的Ca-SiAl-O非晶玻璃具有Si O4四面体与Al O4四面体相互连接的架状结构;(2)以Ca-Si-Al-O玻璃为主要原料,通过添加Eu_2O_3,在1450℃碳热还原氮化合成出呈棱柱状形貌的Ca-α-Si Al ON粉体,其中Eu离子在Ca-α-Si Al ON中实现了良好的固溶;(3)合成的Ca-α-Si Al ON∶Eu在紫外-可见光部分具有较强的吸收,在420 nm的激发下,发射光谱的峰值波长为~570 nm,实现了黄绿光发射,归属于Eu~(2+)的4f~65d-4f~7跃迁。     

氨水浓度对化学浴沉积的Zn(O,S)薄膜形貌、结构和性能的影响

采用化学浴法,以ZnSO4·7H2O和SC( NH2)2作为反应前驱物,C6H5O7 Na3·2H2O作为络合剂,NH3·H2O 作为辅助络合剂和缓冲剂制备Zn(O,S)薄膜.采用SEM、EDS、XPS、XRD和透射光谱分析方法,研究氨水浓度对化学浴法制备的Zn(O,S)薄膜形貌、成分、结构和光学性能的影响以及Zn(O,S)薄膜的形成机理.结果表明:Zn(O,S)薄膜是由ZnO和ZnS纳米颗粒混合组成的,ZnO具有纤锌矿结构,ZnS是以非晶相存在.随着反应溶液中氨水浓度的降低,薄膜中所包含的ZnO逐渐减少,ZnS逐渐增加,S/Zn原子比逐渐增加,透射率和光学带隙也逐渐增大.     

反应磁控溅射制备AZO薄膜相结构的演化及机理研究

在室温下,利用直流反应磁控溅射技术在不同的氧气流量下沉积ZnO∶ Al (AZO)薄膜.采用XRD、SEM和TEM技术分析薄膜相成分、表面截面形貌及微观结构.结果表明:氧气流量为2.5 sccm时,沉积形成的薄膜为不透明具有金属导电性能的AZO/Zn( AZO)双层复合膜结构;氧气流量为3.5 sccm时,沉积形成了透明导电的AZO薄膜;氧气流量为5.0 sccm时,形成了透明不导电且含有纳米Al2O3颗粒的AZO薄膜;此外,AZO薄膜在400℃退火后,薄膜晶粒长大和(002)晶面方向择优生长更加明显以及高氧气流量沉积的AZO薄膜中的纳米Al2O3颗粒消失.     

沉积压强对Sc掺杂ZnO薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用Sc_2O_3掺杂(质量百分比2;)ZnO为靶材在石英玻璃上制备透明导电ZnO:Sc(SZO)薄膜.用X射线衍射仪、分光光度计及霍尔测试仪等对样品进行表征,分析了沉积压强从0.3 Pa到2.0 Pa的变化对SZO薄膜的微结构及光学特性的影响.XRD研究结果表明所有样品都是六角密堆积结构,而且溅射压强对SZO薄膜的微结构有着显著的影响.所有SZO薄膜的透过率在可见光区域均大于85;,近紫外区域由于吸收,透射率大大降低.     

Enhancement of near-band edge photoluminescence of ZnO thin films by employing MgF2 buffer layer

ZnO/MgF₂/ZnO sandwich structure films were fabricated. The effects of a buffer layer on structure and optical properties of ZnO films were investigated by X-ray diffraction, photoluminescence, optical transmittance and absorption measurements. Measurement results showed that the buffer layer had the effects of improving the quality of ZnO films and releasing the residual stresses in the films. The near-band edge emissions of ZnO films deposited on the MgF₂ buffer layer were significantly enhanced compared with those deposited on bare substrate due to the smaller lattice mismatch between MgF₂ and ZnO than that between fused silica and ZnO.     

透明导电薄膜与p-Si:H膜接触特性的研究

本实验采用PECVD方法在不同透明导电薄膜上沉积了p型掺杂(p-Si:H)膜.用拉曼(Raman)光谱测试了p-Si:H膜的晶化率,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了其形貌.结果表明:在SnO2上沉积的p-Si:H膜的晶化率较其它两种衬底高,相应的SEM形貌显示颗粒尺寸也较大.通过I-V测试仪测试了ZnO:Al/p-Si:H、SnO2/p-Si:H和SnO2/ZnO:Al/p-Si:H的接触特性,结果显示ZnO:Al/p-Si:H的接触特性并不比SnO2/p-Si:H差.     

Morphological control of MgxZn1−xO layers grown on Ga:ZnO/glass substrates for photovoltaics

Mg_xZn_1?xO has been used in various photovoltaic cells because its energy bandgap can be tailored by controlling the Mg composition in this ternary compound. The Mg_xZn_1?xO layers with different surface morphologies including two-dimensional (2-D) films and one-dimensional (1-D) nanostructures are preferred for conventional p–n junction solar cells and polymer–inorganic hybrid solar cells, respectively. The Mg_xZn_1?xO layers are sequentially grown on Ga-doped ZnO (GZO) transparent conductive electrode using metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). The effect of the buffer layers on Mg_xZn_1?xO surface morphology is investigated. It is observed that Mg_xZn_1?xO deposited at ～500 °C on a low-temperature (～250 °C) ZnO buffer layer is in the form of 2-D dense and smooth films, whereas, on a high-temperature (～520 °C) ZnO buffer layer is in the form of 1-D nanostructures. Based on the structure characterization results, a growth mechanism in terms of nucleation and texturing is proposed to explain the buffer layer effect.