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.     

溅射功率对射频磁控溅射制备非晶In-Ga-Zn-O薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在室温玻璃衬底上成功地制备出了铟镓锌氧(In-Ga-Zn-O)透明导电薄膜.研究了不同溅射功率对In-Ga-Zn-O薄膜结构、电学和光学性能的影响.X射线衍射(XRD)表明,在80～150 W溅射功率范围内In-Ga-Zn-O薄膜为非晶结构.随着溅射功率的增加,生长速率成线性增加,电阻率逐渐降低.透射光谱显示在350 nm附近出现较陡的吸收边缘,说明In-Ga-Zn-O薄膜在以上溅射功率范围内具有良好的薄膜质量.光学禁带宽度随着溅射功率增加而减小.In-Ga-Zn-O薄膜在500～800nm可见光区平均透过率超过90;.     

射频功率对ITZO薄膜结构、形貌及光电特性的影响

在室温下采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了200 nm厚的铟锡锌氧化物(ITZO)薄膜,研究了不同功率下薄膜结构、形貌、光学和电学性能的变化规律.结果表明,ITZO薄膜为非晶薄膜并且有着良好的光电特性,其平均光学透过率超过了84;,载流子霍尔迁移率高达24 em2·V-1·s-1.随着射频功率从50 W上升到100 W,薄膜的光学带隙从3.68 eV逐渐增加到3.76 eV.研究发现,薄膜的电学性能强烈依赖于射频功率.随着功率的增加,薄膜的电学性能呈现出先变好后变差的变化规律.当射频功率为80 W时,ITZO薄膜拥有最佳的电学性能,其电阻率为3.80×10-4Ω·cm,载流子浓度为6.45×1020 cm-3,霍尔迁移率为24.14 cm2·V-1· s-1.     

射频磁控溅射不锈钢衬底AlN薄膜的制备与特性研究

利用正交实验设计方法,采用射频磁控溅射法在不锈钢衬底上制备了AlN薄膜,并利用XRD、激光拉曼光谱、荧光光谱等技术对AlN薄膜的结构及发光特性进行了表征.通过实验数据分析,得出如下结论:利用射频磁控溅射法在不锈钢衬底上制备的纤锌矿结构AlN薄膜,在所有参数下,(100)面最易生长;在溅射功率为300～400 W、衬底温度为100～200 ℃、氮气流量百分比为30;、溅射时间为1 h时,制备出的AlN薄膜结晶状况较好.制备出的AlN薄膜没有明显的拉曼峰,但不锈钢衬底不仅有拉曼峰,而巨在紫外区有很强的荧光发射峰.在不锈钢上镀膜后,拉曼峰的强度有所变化并巨伴随着频移.     

单晶硅外延生长晶化硅薄膜的研究

采用P型单晶硅片为衬底,并经混合酸溶液腐蚀抛光、清洗后,利用射频磁控溅射镀膜系统在其表面制备非晶硅薄膜;再结合快速光热退火工艺,于N2气氛下480℃退火30 min,得到晶化硅薄膜;利用光学金相显微镜、XRD衍射仪和拉曼散射光谱(Raman)仪对单晶硅衬底和晶化硅薄膜进行结构和性能表征.研究了混合酸溶液对单晶硅表面腐蚀效果、籽晶诱导外延生长晶化硅薄膜的物相结构和薄膜带隙.结果表明:采用混合酸溶液腐蚀后得到表面平整、光滑的单晶硅衬底;非晶硅薄膜经过快速退火后受籽晶诱导生成晶化硅薄膜,其晶相沿单晶硅衬底取向择优生长;随着非晶硅薄膜厚度从80 nm增加到280 nm,晶化后硅薄膜的表面粗糙度逐渐减小,晶化率从90.0;逐渐降低到37.0;;晶粒尺寸从6.65 nm逐渐减小到1.71 nm;带隙从1.18 eV逐渐升高到1.52 eV.     

用于薄膜太阳能电池的非晶硅锗制备与性能研究

利用射频等离子体增强化学气相沉积工艺(RF-PECVD)制备非晶硅锗薄膜,研究氢稀释率和衬底温度对薄膜光电性能的影响.通过二者的优化制备出光学带隙1.5 eV、光敏性6×104的高质量非晶硅锗薄膜.在此基础上制备出效率为6.65;的非晶硅锗(a-SiGe∶H)单结太阳能电池.     

衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响

衬底温度是磁控溅射法制备氧化锌薄膜中一个非常重要的工艺指标,探索衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响对制备环保型高质量氧化锌紫外屏蔽材料具有重要意义。以质量分数99.99%的氧化锌陶瓷靶为溅射源,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上沉积了氧化锌紫外屏蔽薄膜,通过X射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计进行测试和表征,研究了不同衬底温度对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响。实验结果表明:制备所得薄膜均为六角纤锌矿结构,具有沿(002)晶面择优取向生长的特点,其晶格常数、晶粒尺寸、透过率、光学能隙、可见荧光、结晶质量等都与衬底温度密切相关,当衬底温度为250 ℃,溅射功率160 W,氩气压强0.5 Pa,氩气流速8.3 mL/min,沉积时间60 min时,所得氧化锌薄膜样品取向性最好,晶粒尺寸最大,薄膜结构致密,具有良好的光学性能和结晶质量。     

溅射功率对硫化镉薄膜结构和光电性能的影响

在玻璃衬底上采用射频磁控溅射方法制备了硫化镉(CdS)薄膜,研究了溅射功率对CdS薄膜的结构、表面形貌、光学特性和电学性质的影响.XRD测量表明制备的CdS薄膜均为六方纤锌矿结构的多晶薄膜.随着功率从40 W增加到80 W,H(102)面的峰呈现增强再逐渐减弱的趋势.60 W时薄膜的衍射峰最强,结晶度最好.同时,薄膜的晶粒尺寸随着功率增加先增大再减小.从SEM图像可以看出,制备的薄膜均匀致密且无针孔的出现.在可见光范围内,薄膜的平均透射率都在70;以上.随着功率的增加,薄膜带隙在2.25～2.41 eV的范围内变化,而暗电导率呈现先增加再减少的趋势.     

超声喷雾热分解法制备ZnO薄膜及衬底温度对其性能的影响

以醋酸锌水溶液为前驱体溶液,采用超声喷雾热分解法在玻璃衬底上制备得到了温度在350℃到450℃范围内的ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计分析了ZnO薄膜的晶体结构、微观形貌及其光学性质,重点探究了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.分析表明:制备的ZnO薄膜为六角铅锌矿结构,衬底温度对薄膜的质量有着重要的影响;所得薄膜在400℃时结晶性能好,沿c轴择优取向生长,具有优良的均匀性和致密性;所制备的薄膜在可见光区透过率高达86;以上,在紫外光区吸收强烈.     

衬底温度对In2S3薄膜结构及其性能的影响

采用超声喷雾热解法,在玻璃基底上一步合成了In2S3薄膜.研究了衬底温度对In2S3薄膜的结构、表面形貌、电学和光学性能影响.结果表明:所制备的In2S3薄膜均具有沿(220)面择优取向生长特性且无其他杂相,衬底温度对薄膜的均匀性、致密度、结晶程度均有明显影响,并因此影响薄膜的光电性能.薄膜的导电件随着衬底温度的升高迅速增强,但足在衬底温度为350℃时有所降低.衬底温度为300℃所制备的薄膜在可见光区透光率最高达到90;以上,禁带宽度达到2.43 eV.     

衬底温度对电子束蒸发ZnS薄膜结构和光学特性的影响

采用电子束蒸发法在不同衬底温度下,150℃、200℃、250℃和300℃,制备了ZnS薄膜;用X射线衍射仪、原子力显微镜、膜厚仪和紫外-可见光-近红外分光光度计分别表征ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性;并分析了不同衬底温度对薄膜的结构和光学特性的影响.结果表明:在硅衬底上制备的ZnS都为多晶薄膜,具有闪锌矿β-ZnS结构;随衬底温度升高呈(111)晶面高度择优取向,平均晶粒尺寸有所增大,内应力、位错密度、折射率和吸收系数有所减小,禁带宽度随之增大;衬底温度为300℃时制备的薄膜表面均匀致密,呈现较优的结构和光学性能.     

衬底温度对Cu2O薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备了Cu2O薄膜。系统研究了衬底温度对薄膜结构、光学和电学性能的影响。XRD的结果显示,在所有衬底温度条件下均可得到单相的Cu2O结构,而且随着衬底温度由500 K升至800 K,薄膜表现出(111)择优取向的生长特点。电学和光学测试结果表明,室温电导率和光学带隙随着衬底温度的升高而增加,800 K制备的薄膜的带隙值最高约为2.58 eV。     

衬底温度对碲化镉薄膜结构及光学性能的影响

碲化镉(CdTe)因具有良好的光电性能和吸收性能经常被作为太阳电池的吸收层材料.以纯度为99.99;的CdTe陶瓷靶为靶材在玻璃衬底上采用射频磁控溅射的方法制备了一系列的CdTe薄膜,研究了衬底温度对样品薄膜的厚度、结构和光学性能的影响.结果表明:随着衬底温度的增加薄膜的厚度在逐渐地减少;制备的薄膜都是立方闪锌矿结构且具有高度的(111)面择优取向;薄膜对可见光有较好的吸收性能,随衬底温度的增加而减小.     

双靶反应共溅射制备WC薄膜及其电催化性能

以金属钨靶和石墨靶反应共溅射的方法,在硅片上制备碳化钨薄膜.实验探究了功率和衬底温度对薄膜成分、质量的影响.研究表明,衬底温度为400℃时,薄膜生长致密、均匀,无裂痕;当钨靶功率为55 W,逐渐增大石墨靶功率时,薄膜成分分别为W、W2C、WC1-x.经电化学研究发现W2C、WC1-x两种薄膜均对甲醇有电催化作用,且有很高的比表面积,面积为1 cm2的W2C、WC1-x薄膜电极对应的比表面积分别为33.32 cm2和64.68 cm2.     

基于柔性玻璃衬底ZnO∶B薄膜的非晶硅太阳能电池的制备及其光电性能研究

采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在大面积(40 cm ×40 cm)超薄柔性玻璃和硬质玻璃衬底上分别制备了B掺杂的ZnO(BZO)透明导电薄膜及非晶硅薄膜太阳能电池,对比了两种衬底上BZO薄膜的形貌、光学和导电性能及其非晶硅薄膜电池的性能.结果表明,在相同LPCVD工艺下,超薄柔性玻璃衬底上BZO薄膜的生长速率相对减小;当生长相同厚度BZO薄膜时,超薄柔性玻璃衬底的透光率相对于硬质玻璃衬底提高约2;,同时并具有相同的导电能力.在柔性玻璃衬底上制备的非晶硅薄膜电池的初始和稳定转化效率也相对提高,分别达到9.16;和7.82;.     

射频溅射功率对Mn-Co-Ni-O薄膜结构与性能的影响

采用射频磁控溅射技术在硅衬底上制备了锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O, MCNO)薄膜并进行了后退火处理。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学测试仪器等测试手段对晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征。分析了不同射频溅射功率(60~100 W)对MCNO薄膜表面微观形貌、晶体结构和光学性能的影响。结果表明,在60~90 W下获得的薄膜表面致密且均匀,但在100 W下获得的MCNO薄膜表面晶粒尺寸显著增大。物相分析表明,采用射频磁控溅射沉积的MCNO薄膜主要为尖晶石结构,溅射功率对薄膜结晶质量和择优取向具有显著影响,在80 W下获得的MCNO薄膜结晶质量最佳。同时,拉曼光谱测试也表明该MCNO薄膜表现出最强的Mn⁴⁺—O对称弯曲振动和最小的压应力。紫外-可见-近红外光谱分析表明,MCNO薄膜的吸光范围主要在可见光-近红外波段,在80~90 W溅射功率下获得的MCNO薄膜在近红外波段表现出更强的吸收峰。射频溅射功率的改变会影响薄膜的厚度和结晶质量,从而对薄膜的光学带隙起到调控作用。光致发光光谱测试不同溅射功率下薄膜的缺陷峰发光强度,且在功率为80 W时沉积的薄膜具有最强紫外发射峰,表明改变溅射功率能够有效改善薄膜缺陷及提高晶体质量。     

衬底温度对nc-Si∶H薄膜微结构和氢键合特征的影响

采用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以H2和SiH4作为反应气体源,在不同的衬底温度下沉积了nc-Si∶H薄膜.采用Raman散射、X射线衍射、红外吸收等技术分析了薄膜的微结构和氢键合特征.结果表明,随衬底温度的升高,nc-Si∶H薄膜的沉积速率不断增大,晶化率和晶粒尺寸增加,纳米硅颗粒呈现出Si(111)晶面的择优生长趋势.键合特性显示,薄膜中的氢含量随衬底温度升高而逐渐减小,薄膜均匀性先增大后减小.     

PECVD低温制备微晶硅薄膜的研究

实验采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在玻璃衬底上制备了微晶硅薄膜.研究了氢稀释比、衬底温度、射频功率等因素对薄膜晶化的影响,得出在一定范围内随着衬底温度的升高、射频功率和氢稀释比的增大,薄膜的晶化率得到提高;但进一步提高沉积温度、射频功率反而会使薄膜晶化效果变差,并对晶化硅薄膜低温生长的机理进行了初步的探讨.     

射频磁控溅射低温制备ITO薄膜

利用射频磁控溅射法低温制备铟锡氧化物薄膜,主要研究了氧氩流量比、溅射功率、溅射压强、沉积温度和靶基距等工艺参数对ITO薄膜结构和光电性能的影响.在优化的沉积条件即氧氩流量比0.1/25、溅射功率210W、溅射压强0.2 Pa、靶基距2.0 cm和衬底为100℃的低温下制备的ITO薄膜电阻率为7.3×10-4Ω·cm、可见光范围内平均透光率为89.4;.在氩气气氛中200℃低温退火60 min后,ITO薄膜的电阻率降为3.8 ×10-4Ω·cm,透光率不变.     

PECVD沉积参数对非晶硅向微晶硅薄膜转化的影响

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统,以硅烷和氢气为反应气源,通过改变射频功率、硅烷浓度来制备氢化硅基薄膜材料.研究了沉积参数的变化对硅基薄膜材料微结构的影响.通过红外吸收谱、紫外可见光谱以及X射线衍射谱对样品材料进行表征.实验结果表明,随着射频功率的增加,薄膜中氢含量也相应地增大,而光学带隙表现出先增大后减小的规律.当硅烷浓度逐渐降低时,薄膜材料的光学带隙相应地降低,并从非晶硅薄膜逐渐向微晶硅薄膜材料转变,且薄膜材料在(111)方向的晶粒尺度达到了10.92 nm.实现了在高沉积压强、大射频功率、低硅烷浓度条件下可以有效优化改善硅基薄膜质量.