在脉冲纳米锌晶种上水热合成ZnS薄膜及其光学性能研究

用水热法在脉冲电沉积纳米Zn晶种的衬底上,制备了ZnS薄膜.利用XRD、SEM、EDS对ZnS薄膜结构进行了表征,通过UV、PL研究了ZnS薄膜的光学性质.结果表明,Zn晶种的存在、形貌控制剂(5-磺基水杨酸)的添加对ZnS薄膜显微形貌有重大影响.所制备出的ZnS薄膜为沿(106)晶面生长的六方纤锌矿结构,薄膜组成均匀而致密,光学禁带宽度变宽,发蓝紫光.     

直流磁控反应溅射制备(002)择优取向AlN薄膜

采用直流磁控溅射法,Al靶直径75mm,靶基距9cm,本底真空3×10-5Pa,气体分压N2/Ar=1/3,工作气压0.2Pa,溅射功率72W,溅射时间1h,溅射过程不加热,使其自然升温,在Si(100)衬底上制备AlN薄膜.结合椭圆偏振仪、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等测试手段研究了薄膜特性.结果表明,所制备的多晶AlN薄膜厚度为715nm,具有良好的(002)择优取向,其衍射峰半高宽(FWHM)为0.24°.XPS剥蚀260min后O的原子浓度降为6.24;,Al和N化学剂量比非常接近1:1.AlN薄膜晶粒大小均匀,平均尺寸为35nm左右.表面粗糙度为0.37nm,表面均方根粗糙度为0.49nm,Z轴方向最高突起约3.13nm.     

AlN薄膜择优取向生长机理及制备工艺

不同择优取向的AlN薄膜具有不同的物理化学性质和应用,其择优取向生长机理主要包括热力学的"能量最小化"理论和动力学的"选择进化"理论.在众多的制备方法中,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的A1N薄膜,各工艺参数对其择优取向的影响取决于沉积粒子到达衬底前携带能量的大小,它们引起的各晶面生长速率的竞争,其结果表明,择优取向晶面是该沉积条件下生长速率最快的晶面.在诸多工艺参数中,靶基距、离子束轰击是控制AlN薄膜择优取向的最重要工艺参数,靶基距增大容易得到(100)晶面择优取向的AlN薄膜,而一定范围内离子束轰击能量和轰击角度的增大会促进(002)晶面择优取向生长.     

退火对硫化方法制备ZnS薄膜特性的影响

以反应磁控溅射方法沉积ZnO薄膜,然后在空气和H2S气氛中退火制备了六方相ZnS薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见透射光谱和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行表征.提高空气退火温度能够改善ZnS薄膜结晶性,而空气退火温度超过500℃则会降低ZnS薄膜结晶性.另外,当硫化退火温度低于400℃时,ZnO只能部分转变为ZnS,只有硫化温度等于或大于400℃时,ZnO才能全部转变为ZnS.硫化前后薄膜晶粒尺寸有显著变化.所得ZnS薄膜在可见光范围的透过率约为80;,带隙为3.61 ～3.70 eV.     

热处理对电沉积制备ZnS薄膜物相组成及光学性能的影响

采用电沉积方法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上沉积了ZnS薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光(UV-VIS)分光光度计对薄膜的微结构和光学性能进行了表征,研究了热处理条件对薄膜的相组成和光学性能的影响.结果表明:电沉积制备的ZnS薄膜呈非晶态,并且含有单质Zn.硫化热处理可以改善薄膜的结晶状况,减少杂质Zn的含量.硫气氛中450 ℃热处理4 h之后,薄膜中单质Zn全部反应生产ZnS,得到了纯的ZnS薄膜.没有经过热处理的薄膜,其可见光透射率在70;左右,热处理后薄膜样品的透射率降低,在硫气氛中热处理4 h的样品,其可见光透射率最低,为50;左右,热处理条件对薄膜样品的禁带宽度值基本没有影响.     

纳米ZnS∶Cu薄膜及谐振腔的制备与特性研究

采用水浴法制备不同掺杂浓度ZnS:Cu纳米薄膜及相应谐振腔.X射线衍射表明,该纳米薄膜具有立方相的闪锌矿结构.光致荧光测量显示,ZnS:Cu薄膜在2.37 eV处有很强的荧光峰.荧光强度与Cu/Zn物质的量比有关,当Cu/Zn物质的量比为0.1%时,ZnS:Cu纳米薄膜荧光强度最强.在由Al膜与ITO薄膜构成的腔长为3.6 μm的ZnS:Cu垂直谐振腔中共观察到10多个荧光干涉峰.经分析确定,该垂直谐振腔的品质因数为30.3.     

空气退火对ZnS薄膜结构和光学特性的影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜和光致发光等技术研究了空气退火对ZnS薄膜的结构和光学特性的影响.薄膜在500℃以下退火后结晶质量得到改善,仍呈ZnS立方相结构.退火温度达到550℃时,薄膜中出现ZnO六方相结构.薄膜退火后,大气中的氧掺入薄膜中,出现ZnS-ZnO复合层.随退火温度升高,薄膜晶粒尺寸增大,透过率增加,带隙逐渐接近ZnO带隙.薄膜光致发光结果表明,复合层内ZnS和ZnO绿色发光的叠加替代了来自ZnS缺陷能级间的绿色发光.     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的结构及可见-近红外光谱特性研究

采用化学水浴法,以ZnSO4、柠檬酸钠、NH3·H2O、SC(NH2)2为反应物,在玻璃衬底上制备了ZnS薄膜,采用XRD、SEM、分光光度计、台阶仪等手段研究了水浴温度、沉积时间、pH值等条件对ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能的影响.结果表明,ZnS薄膜经退火后出现明显特征衍射峰,为闪锌矿结构,可见光范围内平均透过率均大于80;.经过工艺优化,在水浴温度为80℃、沉积时间为1h、pH=10条件下沉积的ZnS薄膜表面均匀致密,可见光范围内平均透过率为89.6;,光学带隙为3.82 eV,适合做铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池的缓冲层.     

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.     

pH值对电沉积法制备ZnS光学薄膜影响的研究

采用阴极恒电压法在ITO导电玻璃上沉积了ZnS薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及紫外/可见/近红外光谱仪对薄膜的结构和性能进行了表征,研究了pH值对薄膜的相组成、显微形貌以及光学性质的影响.结果表明:在pH=4,沉积时间为20 min,沉积电压为2 V,加入柠檬酸钠作络合剂的情况下,得到沿(200)晶面生长的立方相ZnS薄膜,薄膜组成均匀而致密,随pH值增加,禁带宽度降低.     

两步法制备高择优取向的AZO薄膜

通过水热生长的预处理步骤在普通玻璃载玻片表面铺设种子层,然后采用旋涂法在处理好的衬底上涂覆前驱体溶胶,成功地制备出沿(002)晶面择优取向生长的Al掺杂的ZnO薄膜(AZO)薄膜.利用X射线衍射分析、扫描电镜表征薄膜形貌,并测定薄膜的透射率及电阻率.研究了种子层对AZO薄膜结晶性能、表面形貌及光电性能的影响.结果表明:种子层减少了薄膜生长初期的非晶成份,促进了薄膜的晶化.薄膜在可见光范围内平均透射率超过85;,导电性能也有所改善.     

Cu掺杂ZnO薄膜的制备及其光谱特性

采用溶胶-凝胶法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了不同掺杂浓度的Cu∶ ZnO薄膜.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了薄膜样品的晶相结构和形貌,用荧光光谱仪测量了薄膜样品的光致发光谱.结果表明:Cu∶ ZnO薄膜均为六角纤锌矿结构,呈c轴择优取向,且因压应力的存在使其晶格常数略小于未掺杂薄膜样品的晶格常数;低温和高温退火处理的薄膜样品的光致发光谱(PL)中分别观察到414 nm、438 nm的蓝光双发射峰和510 nm左右的绿光发射峰.蓝光发射峰与样品中的Vzn和Zni有关,而绿光发射峰与样品中的Vo -Zni有关.     

MOCVD方法在Ti/Si(111)模板上生长ZnO薄膜的研究

本文采用常压MOCVD方法在Ti/Si（111）模板上生长了氧化锌（ZnO）薄膜,使用二乙基锌为Zn源,去离子水为O源。Si衬底上的Ti薄层采用电子束蒸发台蒸发,然后低温生长缓冲层并在高温下进行重结晶,接着在680％进行ZnO薄膜的生长。采用粉末衍射法、双晶X射线衍射及光致发光技术研究了材料的取向、结晶性能及发光性能。结果表明,本文制备了高度择优取向和良好发光性能的ZnO薄膜。     

氢气对AlN薄膜择优取向的作用机制

采用脉冲反应磁控溅射方法在Si衬底上沉积了(100)和(002)择优取向的AlN薄膜,随着溅射功率的降低或氢气浓度的增加,放电电压下降,沉积粒子能量降低,薄膜由(002)取向逐渐向(100)取向转变.在溅射气氛中加入氢气后,薄膜中的氧含量降低,表面形貌与表面粗糙度均随着择优取向的改变发生变化.溅射功率及氢气浓度对AlN薄膜择优取向的影响规律表明,氢气主要是通过降低沉积粒子的能量和在衬底表面产生吸附两种作用方式来影响AlN薄膜的择优取向.     

液相沉积法制备(004)取向的TiO2薄膜

采用液相沉积法(LPD)制备二氧化钛薄膜,探索pH值对二氧化钛薄膜样品成份、结构和性能的影响,利用XRD、FESEM、UV等方法对薄膜的结构、形貌以及光学特性进行表征.结果表明LPD制备的二氧化钛薄膜为锐钛矿相,可见光透过率高达80;,具有明显的(004)取向;薄膜的结构和光学特性依赖沉积液pH值,pH=2.03时所制备的薄膜取向性最佳,柱状晶粒排列整齐.     

CdSe薄膜的制备及性能表征

室温下,以CdSO4H1SeO3和Na2SO4为原料,采用二电极体系,利用电化学法在ITO玻璃基底上沉积了CdSe薄膜.采用高分辨x射线衍射仪(HRXRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外.可见.近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计、荧光分光光度计(PL)对不同沉积电压下所制备的薄膜的晶体结构、形貌及光学性能进行分析表征.结果表明:所制备的薄膜为立方相CdSe,呈纳米颗粒状,部分粒子表现出不均匀团聚.紫外吸收光谱的吸收峰较体相CdSe有较大的蓝移,且导致禁带宽度发生改变,表现出量子尺寸效应.样品发射光谱表现出荧光现象,且单色性好.适当的沉积电压对CdSe薄膜的形貌和质量起关键作用,同时讨论了其反应机理.     

非晶态Se及掺杂Sb的Se薄膜晶化特性研究

利用光学显微镜和X射线衍射技术,分析了非晶态Se和掺杂Sb的Se薄膜的晶化特性.Se薄膜由于保存周期不同以及Sb掺杂到Se中的Sb含量的多少都会影响Se的晶化特性;在热处理下薄膜的晶化呈现各向异性的择优生长.分析了晶化过程中微裂纹的产生,晶界的产生和体积收缩.薄膜与衬底之间的热应力是产生微裂纹的主要因素.     

Si(111)衬底上ZnO薄膜的磁控溅射法制备及表征

采用磁控溅射法在(111)单晶硅衬底上沉积了ZnO薄膜,并研究了退火温度对ZnO薄膜晶体质量、晶粒度大小、应力和光致发光谱的影响.X射线衍射(XRD)表明薄膜为高度c轴择优取向.不同退火温度下的ZnO薄膜应力有明显变化,应力分布最为均匀的退火温度为500℃.室温下对ZnO薄膜进行了光谱分析,可观测到明显的紫光发射(波长为380nm左右).实验结果表明,用磁控溅射法在单晶硅衬底上能获得高质量的ZnO薄膜.     

制备工艺对P型ZnO薄膜微观结构和电学特性的影响

本文报道溅射工艺、退火工艺和冷却方式对磷扩散法制备的P型ZnO薄膜的微观结构和电学特性的影响的实验研究.研究结果表明,ZnO薄膜的表面形貌、结晶度、内应力以及电学特性均与制备工艺条件有密切的关系.文章对这些关系的机理做了探讨和分析.