飞秒激光沉积ZnO/Si大面积均匀薄膜及其特性

利用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基片上制备大面积均匀的ZnO薄膜,通过激光束、靶材及衬底的运动使得所制备的薄膜均匀性面积大小不受限制。X射线衍射(XRD)结果显示,所制备的薄膜具有典型的六方纤锌矿结构,并沿(002)方向高度择优取向生长。场扫描电子显微镜(FESEM)显示,薄膜是沿垂直于衬底方向生长的六方柱状纳米晶,且膜厚均匀。紫外-可见光谱透射率显示,所制备的薄膜在380nm附近有一陡峭的吸收边,在可见光波段具有90%以上的透过率。光致发光(PL)光谱显示,薄膜在377nm处有一强而窄的紫外发射峰。实验结果表明,所制备的薄膜具有良好的结构及光学性能。     

垂直靶向脉冲激光沉积制备ZnO纳米薄膜

用一种新颖的制备纳米粒子与薄膜的垂直靶向脉冲激光沉积(VTPLD)方法,在室温及空气气氛下,于玻璃基底上成功地制备出ZnO纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对ZnO纳米薄膜的表面形貌和结构进行了表征,用荧光光谱仪对薄膜的光致发光(PL)性能进行了测量.结果表明,当激光功率为13 W时,沉积出的粒子大小较均匀,尺寸在40 nm左右,且粒子排列呈现出一定方向性;当激光功率为21 W时,沉积的ZnO纳米薄膜图呈现出微纳米孔的连续薄膜.在玻璃基底上沉积的ZnO纳米薄膜有一主峰对应的(002)衍射晶面,表明ZnO纳米薄膜具有良好的c轴取向性.不同激光功率下沉积ZnO纳米薄膜经500 ℃热处理后的PL峰,其强度随激光能量而变化,最大发光波长位于412 nm.     

O2压对脉冲激光沉积ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Al2O3(0002)衬底上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔电导测量和透射光谱等表征技术研究了工作O2压对ZnO薄膜的结晶特性、电学和光学性能的影响.研究结果显示:在133×10-1～266×10-2 Pa内,ZnO薄膜的晶粒尺度随工作O2压的增加而增加,晶体结构趋于完整,表面更加平整;当工作O2压为266×10-1 Pa时,ZnO薄膜的表面粗糙度有所增加,薄膜的结晶质量恶化;工作O2压的不同导致ZnO薄膜的电学、光学特性的变化.     

Cd掺杂ZnO薄膜的光致发光性能研究

三元半导体Cd掺杂ZnO薄膜通过脉冲激光法沉积 在石英玻璃基底上,Gd含量x从0增加到0.23。X射线衍射(XRD)图谱表明,所有Zn1－xCd xO薄膜都具有c轴取向的六方纤锌矿结构,而且c轴 晶格常数随着 x的增加而增加。原子力显微镜(AFM)观察到,随着x的增加,Zn1－xCdxO 薄膜的晶粒尺寸逐渐减小。光致发光(PL)和透过率 测量都证实,随着x的增加,薄膜的禁带宽度Eg从3.27eV降低到了2.78eV,同时导致了PL峰半高 宽(FWHM)的变大。PL峰迁移到了可见光范围内,使得Zn1－xCdxO薄膜可以应用在可见光发光二极管及其它高效率的光电 子器件。     

铌酸盐无铅压电薄膜的脉冲激光沉积制备研究

采用脉冲激光沉积(PLD)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了新型Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3无铅压电陶瓷薄膜,分别利用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了该薄膜的晶体结构及表面形貌,分析研究了制备技术和工艺对薄膜晶体结构及表面形貌的影响.研究结果表明:薄膜的热处理温度和氧气压力对所生长的薄膜影响较大;制备Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3薄膜的最佳退火温度和氧气压力分别为650℃和30 Pa;利用脉冲激光沉积的Li0.04(Na0.5K0.5)0.96(Nb0.775Ta0.225)O3无铅压电陶瓷薄膜具有精细的表面结构.     

基于PLD法制备ZnO:Eu3+,Li+薄膜的发光性质研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(111)衬底上生长了Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)谱测试和光致发光(PL)谱分析,重点研究了退火处理对样品结构和发射光谱的影响。XRD谱测试表明,样品具有很好的C轴择优取向。PL谱研究表明,当用325nm光激发样品时,样品的发射光谱仅由ZnO基质的紫外发射和蓝光发射组成,并没有发现稀土Eu3+的特征发光峰;样品的蓝光发射源于电子从Zn填隙形成的浅施主能级到Zn空位形成的浅受主能级跃迁;和真空中退火的样品相比,O2中制备的样品的蓝光发射减弱,紫外发光增强。用395nm的光激发时,退火前样品分别在594nm和613nm处存在两个明显的Eu3+特征发光峰,退火后的样品仅发现Eu3+位于594nm的特征发光峰,这表明,退火处理不利于稀土离子的特征发射,但O2中退火的样品ZnO基质红绿波段发射光谱明显增强。     

用脉冲激光沉积方法制备的ZnO薄膜的结构及光致发光特性

在从室温到800℃的温度范围内,用脉冲激光沉积方法在Al₂O₃（0001）衬底上制备了ZnO薄膜。采用X射线衍射仪、原子力显微镜以及荧光光谱仪分别研究了衬底温度对ZnO薄膜表面形貌、结晶质量和光致发光特性的影响。X射线衍射仪和原子力显微镜的结果表明,当衬底温度从室温升高到400℃时,ZnO薄膜的结构及结晶质量逐渐提高,而当衬底温度超过400℃时,其结构和结晶质量变差;在400℃下生长的ZnO薄膜具有最佳的表面形貌和结晶质量。室温光致发光的测量结果表明,400℃下生长的ZnO薄膜的紫外发光强度最强,且发光波长最短（386 nm）。     

基片温度对脉冲激光沉积ZnO薄膜性质的影响

本文基于脉冲激光沉积(PLD)方法,利用光谱物理GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波,实验上完成了在Al2O3(0001)基片上生长了ZnO薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)谱和光学透射谱对不同基片温度下沉积的ZnO薄膜的表面形貌和光学特性进行研究.结果表明,沉积时的基片温度对ZnO薄膜的结构和特性有显著影响.在基片温度为500℃时沉积的ZnO薄膜结构致密均匀,并表现出很强的紫外发射.通过紫外一可见透射光谱的测量,讨论了沉积时的基片温度对ZnO薄膜光学透射率的影响.     

衬底温度对脉冲激光沉积制备ZnO性能的影响

本文采用脉冲激光沉积（PLD）(KrF准分子激光器：波长248 nm,频率5Hz,脉冲宽度20 ns）方法在氧气气氛中以高纯Zn（99.999%）为靶材、在单晶硅和石英衬底表面成功生长了ZnO薄膜。通过X射线衍射仪、表明轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了衬底温度变化对其性能的影响。实验结果表明我们使用PLD法在室温下可以制备出了高度结晶取向、高透过率和近带边发射的高质量ZnO薄膜。     

激光能量对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

脉冲激光沉积技术(PLD)易于获得高质量的氧化物薄膜已成为一种重要的制备ZnO薄膜的技术.采用脉冲激光沉积(PLD)(KrF准分子激光器:波长248 nm,频率5 Hz,脉冲宽度20 ns)方法在氧气气氛中以高纯Zn(99.999%)为靶材、在单晶硅和石英衬底表而成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表面轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了激光能量变化对其性能的影响.实验结果表明我们使用PLD法可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,激光能量为450 mJ的ZnO薄膜的发射性能较好,但激光能量的增加不能改善薄膜的透光率.     

ZnO纳米棒/薄膜结构的电沉积制备及性能

以阳离子表面活性剂——十六烷三甲基氯化铵(CTAC)作为添加剂,采用电沉积法在氧化铟锡玻璃基板上制备了ZnO薄膜。并研究了CTAC含量对阴极电流密度、结构、表面形貌、化学态和光学性能的影响。实验发现阴极电流密度和(002)择优取向随CTAC含量的增加而增加。电沉积氧化锌薄膜的表面形貌随CTAC含量的增加由小晶粒变为纳米棒,这表明CTAC在控制表面形貌方面有很重要的作用。X-射线光电子能谱表明Zn2p3/2,Zn2p1/2,O1s的峰位分别为1020.78eV、1046.88eV和530.8eV。CTAC对电沉积的影响可能是由于CTAC的吸附作用改变了不同晶面的表面能和生长动力学。此外,研究了ZnO薄膜的光学性能,结果表明当CTAC含量为3.0mmol/L时,薄膜具有较好的透光性和紫外发射性能。添加不同含量CTAC的ZnO薄膜禁带宽度介于3.27～3.52eV。     

脉冲激光制备ZnO压敏电阻薄膜

利用脉冲激光沉积技术，在光学玻璃基片上制备了性能良好的ＺｎＯ压敏多晶薄膜，其非线性系数ａ≥６，压敏转折电压约３．５Ｖ。     

脉冲激光沉积法制备氧化锌薄膜

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良的晶格、光学和电学性能,其显著的特点是在紫外波段存在受激发射。利用脉冲激光沉积法(PLD)在氧气氛中烧蚀锌靶制备了纳米晶氧化锌薄膜,衬底为石英玻璃,晶粒尺寸约为28-35 nm。X射线衍射(XRD)结果和光致发光(PL)光谱的测量表明,当衬底温度在100-250℃范围内时,所获得的ZnO薄膜具有c轴的择优取向,所有样品的强紫外发射中心均在378-385 nm范围内,深能级发射中心约518-558 nm,衬底温度为200℃时,得到了单一的紫外光发射(没有深能级发光)。这归因于其较高的结晶质量。     

Effects of Annealing Temperature on Properties of ZnO Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition

ZnO thin films are deposited on n-Si（111） substrates by pulsed laser deposition（PLD） system. Then the samples are annealed at different temperatures in air ambient and their properties are investigated particularly as a function of annealing temperature. The microstructure, morphology and optical properties of the as-grown ZnO films are studied by X-ray diffraetion（XRD）. atomic force mieroseope（AFM）, Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR） and photoluminescence（PL） spectra. The results show that the as- grown ZnO films have a hexagonal wurtzite structure with a preferred c-axis orientation. Moreover, the diameters of the ZnO crystallites become larger and the crystal quality of the ZnO fihns is improved with the increase of annealing temperature.     

ZnO/(Ni)薄膜的制备与发光性能的研究

采用直流磁控溅射法制备了ZnO/(Ni)薄膜.研究了氧分压及Ni掺杂对ZnO薄膜的结构、光致发光特性及薄膜中的几种本征缺陷如氧空位(VO)、锌空位(VZn)、氧位锌(OZn)、锌位氧(ZnO)、间隙氧(Oi)、间隙锌(Zni)等浓度变化的影响.实验结果表明,随着氧分压的增大,466nm处的蓝色发光峰增强,掺Ni后蓝色发光峰也增强.通过分析,推测出蓝色发光峰可能是由ZnO薄膜中的间隙锌(Zni)点缺陷引起的.     

Improved Stability of Atomic Layer Deposited ZnO Thin Film Transistor by Intercycle Oxidation

By inserting H₂O treatment steps during atomic layer deposition of a ZnO layer, the turn‐on voltage shift from negative bias stress (NBS) under illumination was reduced considerably compared to that of a device that has a continuously grown ZnO layer without any treatment steps. Meanwhile, treatment steps without introducing reactive gases, and simply staying under a low working pressure, aggravated the instability under illuminated NBS due to an increase of oxygen vacancy concentration in the ZnO layer. From the experiment results, additional oxidation of the ZnO channel layer is proven to be effective in improving the stability against illuminated NBS.     

直流磁控溅射ZnO薄膜的结构特性

通过改变工作气压、溅射电流、氩氧比等工艺参数,较为系统地探索了用反应式直流磁控溅射法制备ＺｎＯ薄膜的工艺条件,并采用ＸＲＤ和ＡＥＳ对这些薄膜的结构特性进行测试分析,成功地得到了具有ｃ轴择优取向、结晶度高的ＺｎＯ薄膜。     

常压MOCD生长的ZnO薄膜的电学性能

利用常压MOCVD法在蓝宝石(0001)衬底上沉积了非故意掺杂ZnO单晶薄膜.用Van der Pauw法测量了其从15K到室温的载流子浓度和霍耳迁移率,并用双层结构单施主模型对载流子浓度和迁移率进行了拟合分析.研究表明:ZnO薄膜浅施主能级为20.4meV,温度较低时,以电离杂质散射为主,温度较高时,以极性光学波散射为主.