ZnO薄膜制备及其发光特性研究

用射频磁控反应溅射法分别在未加热和加热的石英玻璃衬底上制备ZnO薄膜，在不同温度下进行退火处理，研究衬底温度、退火条件对其结构和发光性能的影响。通过对样品的X射线衍射（XRD）、吸收光谱和光致发光（PL）光谱的测量结果表明，衬底温度为230℃、退火温度为400℃时样品结晶性能最佳，并具有最强的紫外光发射（380nm）。     

ZnO∶Al薄膜的制备及表征

利用溶胶-凝胶法在蓝宝石（0001）衬底上制备了多晶ZnO∶Al薄膜,薄膜表面具有特殊的交叉链状形貌。随着掺铝浓度的提高,链条有明显变细的趋势。X射线衍射证实,提高掺铝浓度有利于促进薄膜沿（002）方向的生长,并且光学带隙随着掺杂浓度的提高从3.21 eV增大到3.25 eV。光致发光光谱显示,薄膜在390 nm处出现较强的紫外峰,同时还出现了与Zn空位和Zn填隙缺陷能级有关的415 nm和440 nm两个比较弱的蓝峰。对实验结果以及产生的机理进行了分析和讨论。     

掺Al对ZnO薄膜发光性能的调控作用

采用溶胶-凝胶法，在玻璃上制备了不同掺Al浓度的ZnO薄膜。x射线衍射（XRD）结果表明，所制备的薄膜具有c轴择优取向，随着掺Al浓度的增加，（002）峰向低角移动，峰强逐渐减弱。探讨了掺Al对ZnO薄膜发光性能的调控作用，薄膜的透射谱表明：通过改变掺Al浓度，可以提高ZnO薄膜的紫外光透过率，使其吸收边向短波长方向的移动被控制在一定的范围内，从而使薄膜禁带宽度连续可凋；薄膜的光致发光（PL）谱显示：纯ZnO薄膜的PL谱是由紫外激子发光和深能级缺陷发光组成，通过掺Al有助于减少薄膜的缺陷，减弱深能级的缺陷发光，同时紫外带边发射的峰位向高能侧蓝移，与吸收边缘移动的结果相吻合，由紫外发光峰位获得的光禁带与通过透射谱拟合得到的光禁带基本一致。     

自然掺杂及N-Al共掺杂ZnO薄膜的发光特性

采用螺旋波等离子体辅助溅射技术制备了自然掺杂及N-Al共掺杂ZnO薄膜,对两种不同类型掺杂薄膜的低温光致发光(PL)特性进行了研究。实验结果表明,二者均呈现出了较强的与受主能级相关的发光特征,自然掺杂薄膜的光致发光谱在404.0 nm处出现了由于锌空位产生的近带边发光,N-Al共掺杂薄膜的光致发光谱在383.0 nm处出现了N作为受主的施主-受主对(DAP)跃迁发光。两种薄膜的发光特性比较分析表明,N-Al共掺杂技术能够有效提高N的固溶度,N受主能级密度增加使薄膜表现出较强的施主-受主对跃迁发光,表明该技术为实现p型ZnO薄膜制备的有效方法。     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

ZnO:Al薄膜的制备及表征

利用溶胶-凝胶法在蓝宝石(0001)衬底上制备了多晶ZnO:Al薄膜,薄膜表面具有特殊的交叉链状形貌.随着掺铝浓度的提高,链条有明显变细的趋势.X射线衍射证实,提高掺铝浓度有利于促进薄膜沿(002)方向的生长,并且光学带隙随着掺杂浓度的提高从3.21 eV增大到3.25 eV.光致发光光谱显示,薄膜在390 nm处出现较强的紫外峰,同时还出现了与Zn空位和Zn填隙缺陷能级有关的415 nm和440 nm两个比较弱的蓝峰.对实验结果以及产生的机理进行了分析和讨论.     

磁控溅射制备ZnO薄膜及其掺杂的研究

利用磁控溅射制备了纯ZnO薄膜,并在NH3O-2A-r气氛中溅射Zn靶实现了ZnO薄膜的N掺杂;利用双靶共溅的方法分别制备了Al掺杂和N+Al掺杂样品。原子力显微镜(AFM)观察显示各ZnO薄膜样品具有较好的晶粒分布,退火处理能够显著提高薄膜的结构状态,N+Al共掺杂样品具有较好的表面平整度;在438cm-1附近观察到了喇曼谱特征峰;透射光谱揭示了激子的吸收特征和掺杂样品的吸收边向短波方向移动;发射光谱测试表明,掺杂样品比未掺杂样品有更强的紫外发射;同时分析了ZnO薄膜的掺杂机理。     

高RF功率制备的ZnO:Li薄膜性能研究

实验采用射频(RF)磁控溅射法在高射频功率(550 W)下制备了Zn0.9Li0.1O薄膜,探讨了薄膜的光学性能,并与低溅射功率制备的薄膜性能进行了比较。结果表明,高功率下溅射的薄膜晶粒均匀细小,表面平整致密,在可见光波长范围内,透过率达80%。该薄膜的光学带隙约3.29 eV,明显低于低功率溅射的薄膜(3.44 eV)。其室温光致发光(PL)谱结果显示,最强峰是由Li杂质能级引起的399 nm峰,热处理后,370 nm的带间发光峰增强,而低功率制备的薄膜其PL谱与纯ZnO材料的特征谱相似。     

氮-铟共掺杂ZnO薄膜的制备及表征

以醋酸锌水溶液为前驱体,分别以醋酸铵和硝酸铟为氮(N)源和铟(In)源,采用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上沉积了氮铟(NIn)共掺杂ZnO薄膜。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、霍尔效应、塞贝克效应、光致发光谱等分析方法,研究了NIn共掺杂对所得ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响规律。结果表明:通过氮铟共掺杂,ZnO薄膜的电学和光学性能发生明显改变。优化工艺条件下,所得ZnO基薄膜结构均匀致密,电阻率为6.75×103Ω·cm,并且在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰,表明薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

超声喷雾热解法制备ZnO：Eu薄膜

以醋酸锌（Zn（CH3COO）2）、氯化铕（EuCl3）水溶液为前驱体,采用超声喷雾热解（USP）方法在ITO导电玻璃衬底上沉积Eu掺杂ZnO（ZnO：Eu）薄膜。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）谱对ZnO：Eu薄膜的形貌、结构和光学性质进行了研究。SEM测试结果表明,超声喷雾热解法制备的...     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及表征

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上使用旋转涂覆技术生长了Zn O薄膜.对薄膜的XRD分析表明Zn O薄膜为纤锌矿结构并沿c轴取向生长.透射光谱表明薄膜的禁带宽度为3.2 8e V ,与Zn O体材料的禁带宽度3.30 e V基本相同.用光致发光谱分析了经过5 0 0～70 0℃热处理获得的Zn O薄膜,结果表明Zn O薄膜在室温下有较强的紫外带边发射,但当热处理温度高于70 0℃时,可见光波段发射明显增加     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

溶胶-凝胶法制备Co,Cu共掺杂ZnO薄膜 结构及光学特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了纯ZnO薄膜和高浓度Cu掺杂的Co,Cu共掺ZnO(Zn0.90CoxCu0.1-xO,x=0.01,0.03,0.05)薄膜。扫描电镜观察到无论是纯ZnO还是掺杂ZnO薄膜表面都有均匀分布的颗粒,但是在Cu含量较高时均匀性更好。X射线衍射揭示所有样品都具有纤锌矿结构,但是Cu掺杂量的增加使晶格常数略有减小,而晶粒尺寸却略有增大。XPS测试结果表明样品中Co离子的价态为+2价和+3价,Cu离子的价态为+2价和+1价共存。室温光致发光测量在所有样品中均观察到较强的紫外发光峰、蓝光双峰和较弱的绿光发光峰。     

双离子束溅射制备SiNx薄膜的光致发光性质

采用双离子束溅射法制备了SiNx薄膜，用XRD、XPS、FTIR等对薄膜的结构进行了表征，并且分析了样品的光致发光(PL)特性。发现在225nm的紫外光激发下，样品在室温下可发射高强度的可见光，峰位分别位于470nm、520nm和620nm，用能隙态模型讨论了可能的发光机理。     

Al掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜。用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量。实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在。AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大。随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大。随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小。因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4Ω.cm,载流子浓度可达1020cm-3。     

氧分压对锰掺杂氧化锌结构及吸收性能的影响

采用直流磁控溅射的方法,在玻璃衬底上沉积了Zn0.93Mn0.07O薄膜,研究了氧分压对薄膜结构及吸收性能的影响.X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,Mn2 取代了ZnO中的大部分Zn2 ,但还掺杂有少量的MnO2分子.X射线衍射测试(XRD)结果显示,Zn0.93Mn0.07O薄膜都具有高度的C轴择优取向,在氧分压为0.4时,薄膜具有最小的半高宽及最大的晶粒尺寸.由于伯斯坦-莫斯效应,Zn0.93Mn0.07O薄膜光吸收跃迁过程只能在价带态和费米能级附近及以上的导带空态之间发生,与纯ZnO薄膜吸收谱线相比,吸收边产生了蓝移,同时还伴随有导带尾跃迁的发生.研究表明,这是由3d5多重能级的d-d跃迁而引起的.经过计算,氧分压为0.4时,Zn0.93Mn0.07O薄膜的禁带宽度是最大的,这可能是由交换作用的减弱而引起的.     

Cu掺杂ZnO薄膜的结构及发光特性

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了不同Cu掺杂量的ZnO薄膜。用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了Cu掺杂对ZnO薄膜形貌和微结构的影响。结果表明,制备得到的ZnO薄膜具有应变小和c轴择优取向。室温下测量了样品Zn1-xCuxO的光致发光(PL)谱,发现所有样品的PL谱中均观察到435nm左右的蓝光发光带,发光带强度与Cu的掺杂量有关;当x=0.06时,Zn1-xCuxO薄膜的PL谱中出现了较强的蓝光发射。分析了掺杂量对发光性能的影响,并对样品的发光机制进行了探讨,推断出蓝光峰来源于电子由导带底到锌空位(VZn)能级的跃迁及锌填隙(Zni)能级到价带顶的跃迁,它们可通过改变Cu的掺杂量予以控制。     

掺TiO2的ZnO薄膜气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si(111)基片及陶瓷基片上制备掺有TiO2的ZnO薄膜,并进行500℃、700℃退火处理,对掺杂前后ZnO薄膜进行XRD分析,测试各掺杂样品气敏特性.500℃退火后,各掺杂样品对有机气体有较高的灵敏度,随着掺杂时间延长,气敏特性提高.700℃退火后,2 min掺杂的样品对乙醇有很高的灵敏度和很好的选择性,最佳工作温度为220℃左右.而其他掺杂量的样品对乙醇气体灵敏度低,随着掺杂时间延长,气敏特性降低.     

同质缓冲层对ZnO薄膜光学性质的影响

利用射频磁控溅射技术,在单晶硅衬底上生长出高质量(0002)晶面取向的ZnO外延薄膜。通过XRD、AFM、吸收光谱、光致荧光发光谱的实验研究,发现加入适当厚度的、低温生长的ZnO同质缓冲层,可有效降低晶格失配和因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。在衬底温度200℃、沉积时间5min的ZnO缓冲层上,以450℃衬底温度溅射ZnO薄膜主层,得到的ZnO样品的晶体结构、表面形貌和光学性质均有较明显的改善。