退火对ZnO薄膜质量的影响

用金属有机化学气相沉积法（MOCVD）在蓝宝石（0001）衬底上制备了c轴取向的高质量的ZnO薄膜,通过在生长温度下氧气和氮气中退火处理的比较,研究了退火对ZnO薄膜结构和发光特性的影响。通过X射线衍射测量得知,经过氮气和氧气退火都可以使其002峰增强,且在氧退火中表现得尤为明显。光致发光测量发现氮气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰明显增强,而深能级发光峰明显减弱;而氧气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰略有减弱,而深能级峰显著增强。     

退火温度及退火气氛对ZnO薄膜的结构及发光性能的影响(英文)

采用脉冲激光沉积技术在Si/蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜,结合快速退火设备研究了不同退火温度(500~900℃)及退火气氛(N2,O2)对薄膜的结构及其发光性能的影响。并优化条件得到具有最小半峰全宽及最大晶粒尺寸的薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明:氮气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为900℃;氧气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为800℃。红外(IR)光谱中,退火后Zn-O特征振动峰红移,说明在退火过程中,原子重新排布后占据较低能量位置;同样的退火温度下,氮气氛下退火的薄膜质量更优。同步辐射光电子能谱(synchrotron-based XPS)分别表征了未退火及N2,O2下900℃退火的ZnO薄膜,分峰拟合结果表明氧气氛下退火产生更多的氧空位。结构表征结合光致发光(PL)谱表明绿光的发光峰与氧空位有关。     

ZnO薄膜的椭偏和DLTS特性

用射频磁控溅射在硅衬底上淀积氧化锌薄膜,并对样品分别作氮气、空气、氧气等不同条件下退火处理。为研究退火气氛对ZnO/Si薄膜中缺陷以及折射率的影响,由深能级瞬态谱(DLTS)以及椭偏测量方法进行了检测。椭偏测量结果表明相对原始生长的样品,在氮气和空气退火使ZnO薄膜折射率下降,但氧气中退火使折射率升高。我们对折射率的这种变化机理进行了解释。DLTS测量得到一个与Zni**相关的深能级中心E1存在,氧气气氛退火可以消除E1能级。在氮气退火情况下Zn*i*的存在对抑制VO引起的薄膜折射率下降有利。     

Li 掺杂ZnO薄膜的导电和发光特性

通过将含有原子数分数为2%锂的Zn-Li合金薄膜和金属锌薄膜在500℃氮气氛中退火2h,然后在700℃氧气氛下退火1h的方法分别制备出ZnO:Li和ZnO薄膜。Hall效应测量表明,其导电类型分别为p型和n型。通过He-Cd激光器的325nm线激发,测量了样品室温和低温(12K)光致发光光谱,并根据ZnO:Li薄膜的低温发光光谱特征,计算出Li相关受主能级位于价带顶137meV处。     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的绿光发射

用射频磁控溅射法,在硅衬底上制备出具有良好的(002)择优取向的多晶ZnO薄膜。研究了室温下薄膜的光致发光特性,观察到显著的单绿光发射(波长为514nm)峰。在氧气中830℃高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,绿光发射峰强度变弱;在真空中830℃高温退火后,绿光发射峰强度增加。绿光发射源于氧空位深施主能级到价带顶的电子跃近。     

退火气氛对氧化镓薄膜结构及特性的影响

通过溶液法在石英玻璃衬底上制备氧化镓(Ga₂O₃)薄膜,研究氮气、空气和氧气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的结构、光学特性、缺陷能级与电学特性。结果表明,氮气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的形貌组织最致密均匀且最厚,氧气气氛退火的薄膜结晶度最优。所有样品在可见光区的平均透光率均高于80%,且在260 nm附近都出现陡峭的吸收边,在190 nm处透光率均低于10%,氮气、空气和氧气气氛退火的Ga₂O₃薄膜的禁带宽度分别为5.10 e V、5.07 e V和5.18 e V。氮气、空气、氧气气氛退火的样品在蓝-紫外波段的光致发光强度依次降低。根据光致发光谱分析Ga₂O₃薄膜缺陷能级,Ga₂O₃的施主能级到导带的距离随着禁带宽度值的增大而增大。氮气、空气、氧气气氛退火的样品电阻依次增大。本文实验中最优退火气氛为氮气。     

退火对ZnO:Al薄膜光致发光性能的影响

 采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备ZnO:Al（AZO）薄膜,通过不同温度的退火处理,研究了退火对AZO薄膜结构和光致发光特性的影响。XRD图谱表明：所制备的薄膜具有c轴高度择优取向,随着退火温度的升高,(002)峰的强度逐渐增强,同时(002)峰的半高宽逐渐减小,表明晶粒在不断增大。未退火样品的光致发光（PL）谱由361 nm附近的紫外带边发射峰和500 nm附近的深能级发射峰组成。样品经退火后,以500 nm为中心的绿带发射逐渐减弱,而带边发射强度有所增强,并且逐渐红移到366 nm附近,与吸收边移动的测试结果相吻合。对经过不同时间退火的样品分析表明,AZO薄膜的发光特性与退火时间也有很大关系,时间过短可见波段的发射较强,但时间过长会使晶粒发生团聚,导致紫外发射峰强度减弱。     

非掺杂ZnO薄膜中紫外与绿色发光中心

用直流反应溅射方法在硅衬底上淀积了ZnO薄膜,测量它们的光致发光(PL)光谱,观察到两个发光峰,峰值能量分别为3.18(紫外峰,UV)和2.38eV(绿峰).样品用不同温度分别在氧气、氮气和空气中热处理后,测量了PL光谱中绿峰和紫外峰强度随热处理温度和气氛的变化,同时比较了用FP-LMT方法计算的ZnO中几种本征缺陷的能级位置.根据实验和能级计算的结果,推测出ZnO薄膜中的紫外峰与ZnO带边激子跃迁有关,而绿色发光主要来源于导带底到氧错位缺陷(O_Zn)能级的跃迁,而不是通常认为的氧空 关键词： ZnO薄膜 热处理 光致发光光谱 缺陷能级     

反应溅射氧化锌薄膜的结构特点及性质

以金属Zn(纯度为99.99%)作为靶材,采用离子束反应溅射法在玻璃衬底上溅射沉积了一系列ZnO薄膜样品。通过对薄膜样品X射线衍射(XRD)谱的分析,发现尽管溅射条件不同,但是ZnO薄膜只沿(0002)晶面取向生长。衬底温度和溅射气体的氧分压对薄膜沿c轴取向生长有影响,其中衬底温度的影响较明显。溅射过程中发现衬底温度为360℃最适合(0002)晶面的生长,在此温度下溅射获得了完全沿c轴取向生长且衍射峰最强的ZnO薄膜。室温下测量了ZnO薄膜的发射光谱,发现薄膜在紫外区(364nm附近)、蓝绿区(470nm附近)有较强的发光峰,在紫光区(398nm附近)、蓝光区(452nm附近)和红外区(722nm附近)有较弱的发光峰。ZnO薄膜在空气中退火,对薄膜的结构、发光和电学性质都有一定影响。合适的退火温度可以促进薄膜沿c轴的取向生长;退火后ZnO多晶薄膜的晶粒比未退火的略大;退火使部分发光峰的位置发生偏移并使薄膜的发光强度增强;退火使薄膜的电阻率显著增大,薄膜的电阻率随氧分压的增大而增大。     

退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响

用射频反应溅射法在Si（111）衬底上制备了C轴取向的多晶ZnO薄膜，通过不同温度的退火处理，研究了退火对多晶ZnO薄膜结构和发光特性的影响.由x射线衍射得知，随退火温度的升高，晶粒逐渐变大，薄膜中压应力由大变小至出现张应力.光致发光测量发现，样品在430nm附近有一光致发光峰, 峰的强度随退火温度升高而减弱，联合样品电阻率随退火温度升高而逐渐变大的测量及能级图，推测出ZnO薄膜中的蓝光发射主要来源于锌填隙原子缺陷能级与价带顶能级间的跃迁. 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应溅射