高脉冲功率能量PLD法制备MgZnO薄膜中的沉积机理

用PLD法成功制备了一系列高质量的MgZnO薄膜。实验中发现高脉冲能量沉积薄膜的结构和发光特性随基片温度的变化规律与低脉冲能量下的结果不一样:基片在室温时高脉冲能量制备薄膜的XRD峰的半峰全宽比高基片温度时的结果相对更小;AFM显示其颗粒变大,柱状生长突出;PL谱紫峰与绿峰强度比最大,结晶质量反而提高。另一方面,与低脉冲能量时相反,增大氧气压强后高脉冲能量沉积的薄膜XRD半峰全宽变窄。结合实验现象和表征,合理解释了高脉冲能量沉积的机理。室温制备高质量MgZnO薄膜的PLD沉积机理对于以后在柔性衬底上沉积薄膜的研究有重要的参考价值。     

Mn掺杂对ZnO薄膜结构及发光性能的影响

利用脉冲激光沉积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的Mn掺杂ZnO薄膜。X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现其它相,随着掺杂量的增加,c轴晶格常数增大。原子力显微镜结果显示:Mn的掺杂引起了ZnO薄膜表面粗糙度的变化。由光致发光谱发现,在387nm附近出现了由于近带边自由激子复合引起的紫外峰,还有以430和545nm为中心的较宽发光峰,结果表明:掺入到ZnO薄膜中的Mn以＋2价的价态存在,掺Mn以后的ZnO薄膜带隙变大,缺陷能级也发生了改变,在发光谱中表现为紫外峰的蓝移,可见光部分430nm和545nm位置处发光峰的红移。     

脉冲激光沉积(PLD)法生长高质量ZnO薄膜及其发光性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌。优化工艺(700℃,20Pa)下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向,柱状晶垂直衬底表面生长,结构致密均匀。室温光致发光(PL)谱分析结果表明,随着薄膜生长时O₂分压的增大,近带边紫外发光峰与深能级发光峰之比显著增强,表明薄膜的结晶性能和化学计量比都有了很大的改善。O₂分压为20Pa时所生长的ZnO薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

不同衬底温度下PLD法制备的氧化锌薄膜的特性

利用GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波(355nm),以蓝宝石Al2O3(0001)为衬底,在不同温度下采用脉冲激光沉积法制备了ZnO薄膜.通过原子力显微镜、Raman谱、光致发光谱、红外透射谱、霍尔效应和表面粗糙度分析仪对制备的ZnO薄膜进行了测试.分析了在不同衬底温度下薄膜的表面形貌、光学特性,同时进行了薄膜结构和厚度的测试.研究表明:衬底温度对ZnO薄膜的表面形貌、光学特性、结构特性都是重要的工艺参量,尤其在500℃时沉积的ZnO薄膜致密均匀,并表现出较强的紫外发射峰.     

PLD法制备钴掺杂的氧化锌薄膜及其生长形貌和光学性能

用脉冲激光沉积(PLD)方法,在蓝宝石(0001)衬底上,制备了高度c轴取向的Zn1-xCoxO(x=0,0.02,0.05,0.07,0.1)薄膜。X射线衍射(XRD)分析表明,当钴掺杂量≤10mol%时没有出现其他杂峰,即没有出现分相。XPS分析显示Co离子在薄膜中以+2价的形式存在。进一步验证Co2+离子进入ZnO的晶格,对掺钴浓度不同的样品进行了UV-Vis吸收光谱测量。从UV-Vis吸收光谱可以看出随着掺杂浓度的增加,带隙逐渐变窄,证明Co2+取代了Zn2+而进入了ZnO晶格中。从原子力显微镜(AFM)形貌表征可以看出,随着钴掺杂量的提高,ZnO薄膜的表面起伏度有所减小,而且生长晶粒细化,从生长动力学的角度对生长形貌的改善进行了解释。     

无催化法制备ZnO纳米针的结构及光学特性

采用无催化脉冲激光沉积(PLD)方法,在InP(100)衬底上生长纳米ZnO针状结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)谱等对ZnO纳米针的形貌、晶体结构和光学特性表征。SEM图像观察到ZnO纳米针状结构具有一定的取向性。XRD测试在2θ=34.50°处观测到强烈的ZnO(002)衍射峰,证实ZnO纳米针具有较好的c轴择优取向。室温PL谱在379nm处观察到了较强的自由激子发射峰(半峰全宽为13.5nm),而微弱的深能级跃迁峰位于484nm,二者峰强比值为11∶1,表明生长的纳米ZnO结构具有较高的光学质量。     

ZnO纳米薄膜的电化学制备及其AFM形貌表征

利用恒电位电化学沉积方法在ITO导电玻璃基底上制备了纳米ZnO薄膜,并利用原子力显微镜进行了形貌表征。结果显示,当沉积电压为-0．8V时,经过30min的沉积在基底上形成了由规则排列的三角形ZnO晶粒构成的纳米薄膜。对晶粒的形成机理进行了初步的讨论。     

磁控溅射制备ZnO薄膜的结构及发光特性研究

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射、扫描探针显微镜及荧光分光光度法研究了生长温度对ZnO薄膜微观结构及光致发光特性的影响。结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;在室温下测量样品的光致发光谱(PL),观察到波长位于400 nm左右的紫光、446 nm左右的蓝色发光峰及502 nm左右微弱的绿光峰,随衬底温度升高,样品的PL谱中紫光及蓝光强度逐渐增大,同时,绿光峰的强度也表现出一定程度的增强。经分析得出紫光应是激子发光所致,而锌填隙则是引起蓝光发射的主要原因,502 nm左右的绿光峰应该是氧的深能级缺陷造成的。此外,还测量了样品的吸收谱,并结合样品吸收谱的拟合结果对光致发光机理的分析作了进一步的验证。     

ZnO薄膜近带边紫外发光的研究

用ZnO陶瓷靶,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在c-Al2O3衬底上制备了ZnO薄膜.通过不同温度下光致发光(PL)光谱的测量,对样品的紫外发光机理进行研究.在较低温度( 10 K)下的PL光谱中,观测到一个位于3.354 eV处的束缚激子(D0X)发射,随着温度的升高(～50 K),在D0X的高能侧观测到了自由激子的发射峰.在10 K温度下,3.309 eV处出现了一个较强的发光带A,此发光带强度随着温度升高先增大然后减小,并且一直延续到室温.重点讨论了此发光带的起源,并认为A带可归属于自由电子-受主之间的复合发射.     

PLD方法制备的纳米Fe/Al薄膜的结构及应力分析

采用PLD方法制备了Fe/Al合金薄膜,研究了Fe/Al合金薄膜的物相、结构、应力等。研究表明薄膜的沉积速率随着衬底温度的升高而降低。原子力显微镜（AFM）图像显示,薄膜表面平整、致密且光滑,均方根粗糙度小于1 nm。等离子体发射谱（ICP）表明Fe/Al原子比为1∶1。X射线小角衍射（XRD）分析表明薄膜中的物相是Al0.5Fe0.5,Al0.5Fe0.5晶体具有简单立方结构(SC),晶格常数为0.297 nm,平均晶粒尺寸为81.74 nm,平均微畸变为0.007 6。     

热处理参数对溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜特性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在Si(111)衬底上生长了ZnO薄膜,并用荧光光谱、原子力显微镜和XRD对ZnO薄膜样品进行了分析.结果表明,溶胶-凝胶旋涂法制备的ZnO薄膜为纤锌矿结构,其c轴取向程度与热处理温度有很大的关系.当热处理温度小于550℃时,氧化锌薄膜在室温下均有较强的紫外带边发射峰,而可见波段的发射很弱;当热处理温度高于550℃时,可见波段发射明显增强.对经过不同时间热处理的ZnO薄膜样品分析表明,氧化锌薄膜的荧光特性及表面形貌与热处理时间也有很大关系,时间过短可见波段的发射较强,但时间过长会导致晶关键词：ZnO薄膜光致发光     

氮掺杂氧化锌薄膜的光电特性

采用气体反应电子束蒸发法,氨气氛下在玻璃上沉积了氮掺杂氧化锌(ZnO)薄膜。AFM观察发现氨气氛下生长的氮掺杂氧化锌薄膜表面比未掺杂样品的粗糙度略高,且随氨气压的增加粗糙度也随之增加,这可能与氨气氛对ZnO生长表面的轻微腐蚀作用有关,但表面依然比较平整。XRD分析显示,(0002)衍射峰位没有发生移动,但是氮掺杂后衍射峰的线宽比未掺杂样品稍有增加,衍射峰的半峰全宽由非掺杂ZnO的0.261°增加到0.427°。氧化锌掺氮后电阻率提高了4~7个数量级,达到了降低ZnO中电子浓度的目的。     

ZnO薄膜的制备和发光特性的研究

用射频磁控溅射的方法在石英衬底上沉积了氧化锌薄膜,在室温下测量了样品的XRD曲线、吸收光谱以及光致发光光谱。探讨了气氛中氧气与氩气比对制备薄膜的影响,从XRD谱中可以看出,样品具有较好的结晶状态。另外,样品在紫外有较强的吸收,而其光致发光也是较强的紫外发射,这表明带间跃迁占了主导地位,以上结果说明：用溅射方法制备的ZnO薄膜结晶质量较好,富锌状态有所改善。     

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

利用溶胶-凝胶法,在普通载玻片上使用旋转涂膜技术制备了具有c轴择优取向生长的Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜。用XRD、SEM、光致发光(PL)及透射光谱对薄膜样品进行了表征。结果表明:Na-Mg共掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优取向生长,并且随着Na⁺掺杂浓度的增加,晶粒尺寸先增大后减小;通过比较不同掺杂浓度ZnO薄膜的PL谱,推测发光峰值位于380nm的紫外发射与ZnO的自由激子复合有关;发现掺入Mg的确能使ZnO禁带宽度增大,掺杂组分为Na_0.04Mg_0.2Zn_0.76O时,其PL谱只有一个很强的紫光发射峰,其近带边紫外光发射强度较未掺杂的ZnO增强了近10倍,极大地提高了薄膜紫外发光性能;并且随Na⁺浓度增加薄膜透光性减弱。     

Effects of post-annealing on the structural and nanomechanical properties of Ga-doped ZnO thin films deposited on glass substrate by rf-magnetron sputtering

In this study, the effects of post-annealing on the structure, surface morphology and nanomechanical properties of ZnO thin films doped with a nominal concentration of 3 at.% Ga (ZnO:Ga) are investigated using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) and nanoindentation techniques. The ZnO:Ga thin films were deposited on the glass substrates at room temperature by radio frequency magnetron sputtering. Results revealed that the as-deposited ZnO:Ga thin films were polycrystalline albeit the low deposition temperature. Post-annealing carried out at 300, 400 and 500 °C, respectively, has resulted in progressive increase in both the average grain size and the surface roughness of the ZnO:Ga thin film, in addition to the improved thin films crystallinity. Moreover, the hardness and Young's modulus of ZnO:Ga thin films are measured by a Berkovich nanoindenter operated with the continuous contact stiffness measurements (CSM) option. The hardness and Young's modulus of ZnO:Ga thin films increased as the annealing temperature increased from 300 to 500 °C, with the best results being obtained at 500 °C.     

ZnO薄膜的制备和结构特性及应变

在SiO₂/Si衬底上面,利用射频磁控溅射方法,在不同的工艺条件下生长ZnO薄膜,然后进行热处理(600～1000℃退火).研究了氩氧比和退火温度对薄膜结晶性能的影响.薄膜的表面结构和晶体特性通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)来进行表征.结果表明:所制备的薄膜为多晶纤锌矿结构,具有垂直于衬底的c轴(002)方向的择优取向性.热处理可使ZnO(002)衍射峰相对强度增强,半峰全宽(FWHM)变小,即退火使c轴生长的薄膜取向性增强.未经退火的ZnO薄膜存在张应力,经过热处理后应力发生改变,最后变成压应力,并且随着退火温度的升高,压应力逐渐增大.     

高质量纳米ZnO薄膜的光致发光特性研究

报道了利用低压-金属有机物化学气相沉积技术生长纳米ZnS薄膜,然后,将ZnS薄膜在氧气中于800℃温度下进行热氧化制备高质量纳米ZnO薄膜.x射线衍射结果表明,纳米ZnO薄膜具有六角纤锌矿多晶结构.室温下观察到一束强的紫外(3.26 eV) 光致发光和很弱的深能级发射.根据激子峰的半高宽度与温度的关系确定了激子-纵向光学声子（LO）的耦合强度（ГLO）.由于量子限域效应使ГLO减少较多.关键词：光致发光热氧化激子纳米ZnO薄膜