用Zn/F离子先后注入和热退火法实现ZnO量子点的可控生长

将Zn/F离子先后注入到非晶二氧化硅中并分别在400,600,700 ℃下进行了退火.用光学吸收谱、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对退火的样品进行分析,发现在600 ℃退火后ZnO量子点已经形成.二次离子质谱仪(SIMS)测试发现在溅射时间为2 s时Si,Zn元素同时出现,说明没有在衬底的表面形成ZnO薄膜.从原子力显微镜(AFM)图像看到有少量的颗粒被蒸发到衬底的表面,说明在衬底的内部形成了ZnO量子点.F离子注入的作用为在衬底的内部形成ZnO量子点提供了O2分子.     

Fe-Co-Ni衬底上准定向ZnO亚微米杆的制备及其光学性质

以Fe-Co-Ni合金为衬底,硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和氨水(NH_2·H_2O)为原料,采用水热法生长出准定向的ZnO亚微米杆阵列.运用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及室温光致发光谱(PL)研究了ZnO样品的结构、形貌和光学性质.在合适温度(85℃)下长出的ZnO亚微米杆直径较均匀,定向性较好,具有良好的紫外发光特性;在较高的生长温度(100℃)下得到的ZnO样品是分叉杆簇团.Ni衬底上的生长实验获得了类似于Fe-Co-Ni衬底上的准定向ZnO亚微米阵列.     

PFCVAD系统靶负压对硅基ZnO薄膜结构及应变的影响

采用磁过滤阴极脉冲真空弧沉积(pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition,PFCVAD)系统,以Si(100)单晶片为衬底,在衬底温度300 ℃、氧气压力4.0×10-2 Pa的条件下制备出了c轴择优取向的ZnO薄膜.通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对ZnO薄膜的表征,研究了靶负压对ZnO薄膜结构和应变的影响.研究结果表明,不同靶负压条件下ZnO薄膜的晶粒大小分布在16.7～39.0 nm之间,靶负压对薄膜表面结构影响较小;不同靶负压条件下ZnO薄膜都呈张应力,且张应力随靶负压的增大而增大.     

氧化法制备ZnO薄膜中缺陷结构的慢正电子束表征

用脉冲激光沉积方法在Al2O3（0001）衬底上制备了Zn薄膜,并在空气中氧化得到了ZnO薄膜.利用Raman光谱测量了氧化法制备的薄膜,并与ZnO单晶材料进行比较,证实了ZnO薄膜的形成.采用慢正电子束技术对ZnO薄膜的微观结构进行了研究,发现在薄膜中存在大量的空位型缺陷.当氧化后的薄膜在高温下退火后,缺陷浓度逐渐降低,在达到900℃时,所制备的ZnO薄膜中缺陷基本得到消除.     

退火温度对ZnO薄膜结构和内应变的影响

采用磁过滤阴极脉冲真空弧沉积技术(pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition,PFCVAD),以Si(100)单晶片为衬底,在衬底温度400℃、氧气压力4×10-2Pa、靶负压400 V的条件下制备了具有c轴取向的ZnO薄膜。采用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)研究了退火温度对ZnO薄膜     

ZnO缓冲层上定向ZnO纳米杆阵列的制备

利用Zn膜热氧化获得的非晶ZnO薄膜作为缓冲层,再采用Zn粉热蒸发工艺合成出定向、致密且直径较细(≈40 nm)的单晶ZnO纳米杆阵列,其阵列密度约为2.3×107mm-2.比较了在厚度不同的Zn膜所形成的ZnO缓冲层上生长的ZnO纳米杆形态,讨论了ZnO缓冲层表面形貌对ZnO纳米杆生长形态的影响.结果表明,随Zn膜厚度的增加,ZnO缓冲层从岛状大颗粒(0.5~1μm)并伴有密集小颗粒(<20 nm)状态变为连续薄膜,所得ZnO纳米杆从沿大颗粒表面无规则发散生长并伴小颗粒上的准定向生长转变成垂直于衬底的大面积定向生长,且纳米杆阵列也随着Zn膜厚度增加而变得定向、致密、和分布均匀.     

电子束蒸发制备ZnO薄膜及其晶体结构和电学性质

采用电子束蒸发法制备了ZnO薄膜。研究了退火温度及衬底对薄膜的结晶状况以及电学性质的影响．X射线衍射测试结果表明。相同蒸发条件下制备的ZnO薄膜，硅(100)衬底上薄膜晶粒尺寸为73nm。结晶情况明显好于陶瓷和玻璃衬底上的薄膜．退火之后，各种衬底上薄膜的结晶情况相对未退火时都有明显好转；400℃退火时。薄膜逐渐结晶；600℃退火时，ZnO薄膜体现良好的择优生长的趋势，晶粒长大，晶化程度提高，大部分晶粒发生了织构．在400℃退火后。掺入Al2O3的薄膜和未掺杂的ZnO薄膜的电阻率下降了一个多数量级，但掺入MgO的薄膜电阻率变大。这是由于MgO掺杂起到了补偿作用，掺入MgO有可能实现ZnO薄膜的P型掺杂．     

离化团簇束法制备c轴取向的ZnO薄膜

为了探索低温可调控ZnO薄膜沉积技术,提出了一种新的ZnO薄膜制备方法,即离化团簇束（ICB）法,并自行设计研制了应用该方法制备ZnO薄膜的专门装置.采用超音速喷嘴获得高速锌原子团簇束,用Hall等离子体源产生氧离子束离化锌原子团簇,获得了较高的离化率.在沉积过程中,可以通过调节衬底偏压、氩氧比、衬底加热温度等参数,来控制成膜的质量;应用这个装置成功地在硅衬底上制备的ZnO薄膜,经XRD和EDS检测,薄膜的c轴取向一致,Zn、O原子百分比接近于1：1,成膜质量好.     

Fe离子注入ZnO产生的缺陷及磁学性能研究

氧化锌(ZnO)单晶在室温下注入了能量在50～380keV之间,总剂量为1.25×1017/cm2的Fe离子.利用慢正电子束技术研究了离子注入产生的缺陷.正电子湮没多普勒展宽测量表明,离子注入产生了大量的空位团.在经过400℃以下的较低温度退火后,这些空位团的尺寸进一步增大,随后在高温退火后空位团开始恢复,经过700℃以上退火后大部分缺陷已经消失,而在1 000℃退火后,所有离子注入产生的缺陷得到消除.X射线衍射测量也表明离子注入产生了晶格损伤,且经过700℃退火后基本得到恢复.另外,在700℃退火的注入样品中还观察到金属Fe的衍射峰,表明Fe离子注入ZnO形成了Fe团簇.磁学测量显示Fe注入的ZnO中表现出了铁磁性.经过700℃高温退火后其磁性并没有发生明显变化.这说明Fe离子注入的ZnO中缺陷对其铁磁性没有影响,铁磁性可能来源于注入的Fe离子.     

磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜

采用RF磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了择优取向的ZnO薄膜;通过台阶仪、X射线衍射技术、原子力显微镜和分光光度计分别测量了不同溅射功率条件下淀积的ZnO薄膜厚度(淀积速率)、结晶质量、表面形貌与粗糙度、透光光谱,报道了该薄膜结晶质量、薄膜粗糙度与其在可见光区透光率的关系.