含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅱ)射频功率对薄膜光学带隙的影响

以CF₄,CH₄和N₂为源气体，采用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同射频功率下制备了含氮氟化类金刚石薄膜样品.原子力显微形貌显示，低功率下沉积样品表面致密均匀.拉曼及傅里叶变换红外光谱分析显示，随着射频功率的改变，薄膜的结构和组分也随之变化.紫外-可见光透射光谱证明薄膜具有紫外强吸收特性，通过计算得到其光学带隙在1.89—2.29 eV之间.结果表明，射频功率增加，薄膜内sp²C含量增加，或者说C=C交联相对浓度增加、F的相对浓度降低，导致薄膜内π-π^*带边态密度增大，光学带隙减小. 关键词： 含氮氟化类金刚石薄膜 射频功率 光学带隙     

电子回旋共振等离子体增强沉积氟化非晶碳薄膜的光学性质

用紫外可见光透射光谱(UV-VIS)并结合键结构的X射线光电子能谱(XPS)和红外谱(FTIR)分析,研究了电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备的氟化非晶碳薄膜的光吸收和光学带隙性质.在微波功率为140—700W、源气体CHF₃∶C₆H₆比例为1∶1—10∶1条件下沉积的薄膜,光学带隙在1.76—2.85eV之间.薄膜中氟的引入对吸收边和光学带隙产生较大的影响,吸收边随氟含量的提高而增大,光学带隙则主要取决于CF键的含量,是由于强电负 关键词： 氟化非晶碳薄膜 光吸收与光学带隙 电子回旋共振等离子体     

退火对TiO2薄膜形貌、结构及光学特性影响

利用射频磁控溅射技术在熔融石英基片上制备TiO<,2>薄膜,采用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱以及透过谱研究了退火温度和退火气氛对TiO<,2>薄膜的结构、形貌和光学特性的影响.实验结果表明:在大气环境下退火,退火温度越.高,薄膜晶化越好,晶粒明显长大,温度高于700℃退火的薄膜,金红石相已明显形成.实验还发现,退火气氛对金红石相的形成是非常重要的,拉曼光谱反应出Ar气氛退火,抑制了金红石晶相的发育,薄膜仍以锐钛矿相为主.Ar气氛退火的薄膜在可见光范围内的透过率比大气退火的要低,并且由透过率曲线推知:金红石的光学带隙约为2.8 eV,比锐钛矿的光学带隙小0.2 eV.     

射频功率对辉光聚合物薄膜结构与光学性质的影响

采用三倍频射频辉光放电聚合技术,利用低压等离子聚合装置在不同功率条件下制备辉光放电聚合物(GDP)薄膜. 利用表面轮廓仪、Fourier变换红外光谱仪表征所制备薄膜在不同功率下的生长速率和化学结构, 讨论了功率变化对薄膜生长速度和化学结构的影响.利用元素分析仪和紫外可见光谱仪表征GDP薄膜中碳氢原子比和光学性质. 研究表明:薄膜的生长速率随射频功率的增大先增加后减少,功率为40 W时,生长速率可达到0.34 μm/h. 在波长大于500 nm的可见光区, GDP薄膜的光学透过率都在90%以上. GDP薄膜的光学间隙随射频功率的增大先减少后增加,射频功率为50 W时制备GDP薄膜的光学间隙最小.     

FDLC薄膜的化学结构对光学性能的影响

研究氟化类金刚石（FDLC）薄膜化学结构对光学性能的影响，用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法在玻璃基底上沉积氟化类金刚石（FDLC）薄膜，用俄歇能谱、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外 可见光分光光度计 (UV-VIS)对薄膜进行分析。分析结果表明：沉积薄膜是典型的类金刚石结构，薄膜中氟主要以C-F2键存在；随着沉积温度的提高，C-F2含量先增后减；随着F含量的增加，FDLC薄膜的sp3含量减少，sp2含量增加；光学带隙与sp2键含量密切相关，sp2含量越大，薄膜的光学带隙越小。     

氧分压对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构及光学特性的影响

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射及紫外-可见吸收和透射光谱研究了氧分压变化对ZnO薄膜的微观结构及光吸收特性的影响。结果表明,当工作气压恒定时,用射频反应磁控溅射制备的ZnO薄膜的生长行为主要取决于成膜空间中氧的密度,合适的氧分压能够提高ZnO薄膜的结晶质量;薄膜在可见光区的平均透过率达到90%以上,且随着氧分压的增大,薄膜的光学带隙发生了一定程度的变化。采用量子限域模型对薄膜的光学带隙作了相应的理论计算,计算结果与对样品吸收谱所作的拟合结果符合较好,二者的变化趋势完全一致,表明ZnO纳米晶粒较小时,薄膜光学带隙的变化与量子限域效应有很大关系。     

氧分压对溅射制备氧化镓薄膜结构及光学带隙的影响

在不同氧分压η(η=O2/[Ar+O2])实验条件下,通过直流反应溅射制备了氧化镓薄膜,然后在真空环境下进行高温再结晶热处理.用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)研究了氧分压η对光学带隙Eg的影响.X射线衍射(XRD)和共聚焦拉曼散射光谱(Raman Scattering)分析显示:经900℃高温热处理后,薄膜呈结晶β相氧化镓,且晶粒尺寸随着氧分压的逐渐增加而变大.室温下由UV-Vis测试薄膜透过率并利用Tauc公式计算得到样品的光学带隙Eg在4.68—4.85 eV之间,且随氧分压η的逐渐增加而变大.     

紫外波段高透过率铜铟掺杂SnO2薄膜的研究

采用反应蒸发的方法,在玻璃、Corning7059玻璃及石英玻璃衬底上制备了SnO₂:(Cu,In)透明导电薄膜,对薄膜的各种元素的含量做了分析, 给出了各种元素在膜中的分布情况;测量了薄膜的透过率,结果显示个别样品对紫外线有较高透过率,退火过程对透过率有影响.测量了电阻率与温度的关系,同时解释了样品的阻-温特性.对材料的光学带隙与吸收系数的关系做了讨论,给出了用透过率曲线确定光学带隙的简易方法.讨论了扩展态迁移率与迁移率边和费米能级之间的关系.结果显示,用铜、铟掺杂的氧化锡透明导电 关键词： 金属氧化物薄膜 电阻率 光电特性     

低温铝诱导晶化制备纳米晶硅薄膜的物相和光学性能研究

采用射频磁控溅射镀膜系统,在玻璃衬底上制备了非晶硅(α-Si)/铝(Al)复合薄膜,结合氮气(N₂)气氛中低温快速光热退火制备了纳米晶硅(nc-Si)薄膜;利用光学显微镜、共焦光学显微仪、X射线衍射(XRD)仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和紫外-可见光-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)对纳米晶硅薄膜的表面形貌、物相及光学性能进行了表征,研究了退火工艺对薄膜性能的影响。结果表明： 300 ℃,25 min光热退火可使α-Si/Al膜晶化为纳米晶硅薄膜,晶化率为15.56%,晶粒尺寸为1.75 nm;退火温度从300 ℃逐渐升高到400 ℃,纳米晶硅薄膜晶粒尺寸、晶化率、带隙逐渐增加,表面均匀性、晶格畸变量逐渐减小;退火温度从400 ℃逐渐升高到500 ℃,纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸、晶化率继续增加,带隙则逐渐降低;采用纳米晶硅薄膜的吸光模型验证了所制备的纳米晶硅薄膜的光学特性,其光学带隙的变化趋势与吸光模型得出的结果一致。     

氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析

对氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征和薄膜能带结构之间的关系进行了研究.所用样品采用螺 旋波等离子体化学气相沉积技术制备，利用Raman散射、红外吸收和光学吸收技术对薄膜的 微观结构、氢的键合特征以及能带结构特性进行了分析.Raman结果显示不同衬底温度下所生 长薄膜的微观结构存在显著差异，从非晶硅到纳米晶硅转化的衬底温度阈值为200℃.薄膜中 氢的键合特征与薄膜的能带结构密切相关.氢化非晶硅薄膜具有较高的氢含量，因键合氢引 起的价带化学位移和低衬底温度决定的结构无序性，使薄膜呈现较大的光学带隙和带尾宽度 .升 关键词： 氢化纳米硅 螺旋波等离子体 能带结构     

工作压强对硅掺杂辉光放电聚合物结构和性能的影响

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下制备了掺硅的辉光放电聚合物(Si-GDP)薄膜.并采用傅里叶变换红外吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)对Si-GDP薄膜进行了表征,分析了压强变化对其内部结构及成分的影响.利用紫外—可见光谱对Si-GDP薄膜的光学带隙进行了分析.结果表明:Si-GDP薄膜中Si元素主要以Si—C,Si—H,Si—O,Si—CH₃的键合形式存在;随着工作压强的增大,薄膜中Si—C键相对含量先减小后增加;从Si-GDP薄膜的XPS分析可以发现,C—C与C C含 关键词： 硅掺杂辉光放电聚合物薄膜 工作压强 傅里叶变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱     

退火对含氮氟非晶碳膜结构及光学带隙的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同条件下制备了含氮氟非晶碳膜,着重考察了退火温度对膜结构和光学带隙的影响. 研究发现：在350℃时,膜仍很稳定,当退火温度达到400℃时,其内各化学键的相对含量发生很大的改变. 膜的光学带隙随着退火温度的升高而增大,红外和拉曼光谱分析显示其原因是：退火使得膜内F的相对浓度降低,sp²相对含量升高,导致σ-σ^*带边态密度降低. 关键词： 含氮氟非晶碳膜 退火 光学带隙     

Optical and mechanical properties of alumina films fabricated on Kapton polymer by plasma immersion ion implantation and deposition using different biases

Alumina films are fabricated on Kapton polymer by aluminum plasma immersion ion implantation and deposition in an oxidizing ambient and the effects of the bias voltage on the film properties are investigated. Rutherford backscattering spectrometry (RBS) reveals successful deposition of alumina films on the polymer surface and that the O to Al ratio is higher than that of stoichiometric Al₂O₃. The thickness of the modified layers decreases from 200 to 120 nm when the bias voltage is increased from 5 to 20 kV. Our results indicate that higher bombardment energy may lead to higher crack resistance and better film adhesion. However, a higher sample bias degrades the optical properties of the films as indicated by the higher absorbance and lower energy band gap. Therefore, the processing voltage must be optimized to yield a protective layer with the appropriate thickness, superior optical properties, as well as high crack resistance.     

Effect of environment and heat treatment on the optical properties of RF-sputtered SnO2 thin films

Thin films of SnO₂ were deposited by RF-magnetron sputtering on quartz substrates at room temperature in an environment of Ar and O₂. The XRD pattern shows amorphous nature of the as-deposited films. The optical properties were studied using the reflectance and transmittance spectra. The estimated optical band gap (E_g) values increase from 4.15 to 4.3 eV as the Ar gas content decreases in the process gas environment. The refractive index exhibits an oscillatory behavior that is strongly dependent on the sputtering gas environment. The Urbach energy is found to decrease with increase in band gap. The band gap is found to decrease on annealing the film. The role of oxygen defects is explored in explaining the variation of optical parameters.     

PHOTO- AND ELECTRO-LUMINESCENCE FROM HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON CARBIDE FILMS PREPARED BY USING ORGANIC CARBON SOURCE

Hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H) films were grown by using an organic source, xylene (C₈H₁₀), instead of methane (CH₄) in a conventional plasma enhanced chemical vapor deposition system. The optical band gap of these samples was increased gradually by changing the gas ratio of C₈H₁₀ to SiH₄. The film with high optical band gap was soft and polymer-like and intense photoluminescence were obtained. Room temperature electro-luminescence was also achieved with peak energy at 2.05 eV (600 nm) for the a-SiC:H film with optical band gap of 3.2 eV.     

不同工作压强下辉光放电聚合物薄膜的表面形貌与光学性质

利用低压等离子体聚合技术在不同工作压强下制备了辉光放电聚合物(GDP)薄膜。利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪和紫外-可见光谱仪对GDP薄膜的表面形貌、化学结构、碳氢原子数比以及光学性质进行了表征。分析了工作压强对薄膜表面形貌、化学结构、碳氢原子比和光学性质的影响以及相互关系。结果表明:GDP薄膜的表面形貌随工作压强的增大而变得平整光滑,均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,GDP薄膜的化学结构的相互交联化程度减弱,C=C双键含量不断减小,碳氢原子数比不断减小,氢元素含量逐渐增大,薄膜的光学透过率截止波长发生"蓝移",光学间隙不断增加。     

不同工作压强下辉光放电聚合物薄膜的表面形貌与光学性质

利用低压等离子体聚合技术在不同工作压强下制备了辉光放电聚合物 (GDP) 薄膜。利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪和紫外-可见光谱仪对GDP薄膜的表面形貌、化学结构、碳氢原子数比以及光学性质进行了表征。分析了工作压强对薄膜表面形貌、化学结构、碳氢原子比和光学性质的影响以及相互关系。结果表明:GDP薄膜的表面形貌随工作压强的增大而变得平整光滑,均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,GDP薄膜的化学结构的相互交联化程度减弱,C=C双键含量不断减小,碳氢原子数比不断减小,氢元素含量逐渐增大,薄膜的光学透过率截止波长发生蓝移,光学间隙不断增加。     

不同CHF3/CH4流量比下沉积a-C∶F∶H薄膜键结构的红外分析

通过微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积方法使用CH₄/CHF₃源气体制备a-C∶F∶H薄膜.红外结果表明,a-C∶F∶H薄膜随着流量比R=[CHF₃]/[CHF₃]+[CH₄])的变化存在结构上的演变,R<64%时,薄膜主要是以类金刚石(DLC)特征的结构为主;当R>64%时,薄膜表现为一个类聚四氟乙烯(PTFE)的结构,结构单体主要为CF₂.同时这种结构上的变化影响着薄膜 关键词： a-C∶F∶H薄膜 傅里叶变换红外光谱 紫外可见光谱     

Effects of laser irradiation on optical properties of a-Se100−x Te x thin films

The effect of laser irradiation on the optical properties of thermally evaporated Se_100?x Te _x (x=8, 12, 16) chalcogenide thin films has been studied. The result shows that the irradiation causes a shift in the optical gap. The results have been analyzed on the basis of laser irradiation-induced defects in the film. The width of the tail of localized state in the band gap has been evaluated using the Urbach edge method. As the irradiation time increases, the values of the optical energy gap for all compositions decrease, while tail energy width increases. It is also observed that the optical energy gap decreases with increasing Te content in the alloy. These changes are a consequence of an increment in disorder produced by laser irradiation in the amorphous structure of thin film.