模拟电场法用于薄膜性质的研究

模拟电场法用于薄膜性质的研究王正昌（云南民族学院物理系昆明６５００３１）一、引言随着薄膜研制工作的发展，薄膜的类型越来越繁多，应用极为广泛．为搞清薄膜的各种特性．相应的各种测试手段及探测方法应运而生．物理学中的模拟电场法应当充实发展使之能用于物质性质...     

P型Cd1-xZnxTe薄膜的制备及性质研究

采用Cu对共蒸发法制备的Cd1-xZnxTe薄膜进行p型掺杂。用X射线荧光、X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见分光光度计、热探针、四探针和台阶仪研究了不同Cu掺杂浓度下Cd1-xZnxTe薄膜退火前后的组分、结构、形貌、光学性质及电学性质的变化。结果表明掺Cu 10%的薄膜在退火后导电类型由P型转变为N型、电阻率增大了几个数量级;掺铜20%的样品退火后导电类型和电阻率未发生明显改变,退火后薄膜表面较为均匀完整;掺铜30%的薄膜透过率显著下降到10%以下,退火前后均为P型薄膜。     

铁电薄膜探测器PbZrTiO_3的红外光电响应实验研究

掺杂的铁电薄膜ＰｂＺｒＴｉＯ３与以高温超导体ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７为基底组成红外薄膜探测器．具有自极化性质，并可在室温下操作使用．研究了此种薄膜探测器的结构极化性质，测量了它的红外光电压、光电流与黑体辐射源温度、探测器样品温度及斩波频率之间的关系．     

BaHfO3纳米薄膜电子结构、光学和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似（LDA）下研究了厚度为0.626～2.711nm (100)面BaHfO3薄膜的电子结构、光学和弹性性质．电子结构和光学性质计算结果表明：以BaO为表面层原子的BaHfO3纳米薄膜均为直接带隙半导体材料,带隙随薄膜厚度减小而逐渐减小,表现出明显的量子尺寸效应,此时薄膜的光学吸收边发生红移,吸收带出现窄化现象．以HfO2作为表面层原子的BaHfO3薄膜则属于间接带隙半导体材料,且带隙随薄膜厚度减小而微弱增加．弹性性质计算结果表明：体弹模量、剪切模量和杨氏模量等表征材料硬度的力学参数均随BaHfO3纳米薄膜厚度减小而显著减小,呈现尺寸效应．电荷密度分布分析揭示了薄膜厚度改变了BaHfO3纳米薄膜的价健特性,这是材料硬度改变的内在原因．该研究结果为BaHfO3纳米薄膜材料的设计与应用提供了理论依据．     

二氧化钛薄膜的结构和光催化活性关系

用化学气相沉积法合成了具有不同晶体结构的二氧化钛薄膜，研究了二氧化钛薄膜的结构和光催化活性的关系．用XRD、AFM研究了薄膜的晶体组成和形貌，用亚硝酸根研究了薄膜的光催化活性．结果表明在制备温度低于573 K或高于773 K时，薄膜的结构分别为锐钛矿型或金红石型．而在上述温度之间生成的薄膜具有混合的晶型结构，特别是在623 K附近，制备的薄膜具有最高的光催化活性．进一步研究表明，当金红石与锐钛矿微晶体的比例在0.5?0.7时，催化剂薄膜具有高活性．     

立方型Ti-B-N的光学性质的计算

立方型TiBN材料的光学性质对于深刻理解TiBN薄膜材料的光学性质,以及监测和控制TiBN薄膜材料的生长过程起着重要作用。使用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法计算了立方型TiBN的电子结构和光学性质,给出了电子态密度、介电常数、吸收系数、反射力、折射系数、消光系数等计算结果,并对计算结果作了分析。态密度图显示,存在源于B的2p态的态密度峰,分析认为这对立方型TiBN的光学吸收造成了明显影响。同时还计算了立方型TiBN的色度坐标,并根据计算结果对工艺参量与TiBN薄膜材料色度坐标之间的联系作出了分析。     

聚氧化乙烯表面修饰对ZnO光学性质的影响

利用聚氧化乙烯(PEO)对ZnO表面进行修饰,研究有机包覆对ZnO光学性质的影响。用吸收光谱和光致发光光谱来表征和研究PEO包覆对ZnO纳米粒子光学性质的影响。吸收光谱结果表明随着ZnO薄膜中PEO含量的增加,激子吸收峰逐渐向低能侧方向移动。光致发光光谱是由紫外发射和与氧空位有关的深能级缺陷发光组成,且随着ZnO薄膜中PEO含量的增加,紫外发射与深能级发光强度之比逐渐增大,当ZnO薄膜中的PEO达到最大值时,其比值为31．5,远远大于纯ZnO薄膜的紫外发射与深能级发光强度之比1．04。由此可见,ZnO被PEO包覆后,提高了紫外发光效率,改善了ZnO薄膜的质量。     

物理学与新型(功能)材料专题系列介绍(Ⅰ) 金刚石薄膜能成为新一代半导体材料吗?

自从８０年代金刚石薄膜的低压化学汽相淀积获得成功以来，人们对用金刚石薄膜制作高温、高速和大功率器件产生了浓厚的兴趣，因为金刚石的禁带宽，载流子迁移率高，同时具有优异的热学、光学和力学性质．本文对金刚石的电子学特征和金刚石器件的研制现伏作了评述，对发展金刚石器件的若干问题特别是金刚石薄膜的ｎ型掺杂、金刚石膜的异质外延和降低缺陷浓度等作了分析和讨论．金刚石薄膜是一种潜在的新型半导体材料，但要实现器件应用尚需作大量的材料研究．     

存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用．为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容，铁电薄膜已成为一个研究热点．自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜／电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为．文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景，选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PET）和LiNbO3（LN）铁电薄膜以及相关的La（Sr，Co）O3（LSCO）和LaNiO3（LNO）等电极材料为研究对象，研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为，探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质；从晶格结构与缺陷的观察研究入手，探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径；从铁电薄膜／电极界面结构与性质的研究入手，寻找更有效、更稳定的电极材料与结构，从而为器件应用打下了基础；在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上，找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径，发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法．     

基于FFT的薄膜厚度干涉测量新方法

在研究二维FFT法进行干涉测试基本原理的基础上,提出一种基于二维FFT的薄膜厚度测量新方法。利用搭建的泰曼-格林型干涉系统,用CCD接收、采集卡采集,可获得被测膜层的干涉条纹图像。编制算法处理软件,可实现对干涉条纹图中薄膜边缘识别、区域延拓、滤波、波面统一等的处理,从而获得带有薄膜信息的面形分布,实现对薄膜样片厚度的自动化测量。研究结果表明：所测薄膜厚度的峰谷值为0．2562,均方根值为0．068λ,说明采用基于FFT的薄膜厚度干涉测量新方法测量薄膜厚度具有较高的精度。     

非溶剂掺杂完善自组织机理提升高度区域规则的(3-己基噻吩)有机场效应晶体管器件性能的研究

为了保证在低温加工及溶液制备的情况下,能够提升高度区域规则的聚(3-己基噻吩) (RR-P3HT)有机场效应晶体管(OFET)的器件性能,本文研究了室温下乙醇及乙腈非溶剂的掺杂,及其对高分子自组织机理与导致的RR-P3HT OFET电学性能的影响.实验发现,适量进行乙醇及乙腈非溶剂的掺杂,将促进RR-P3HT薄膜形成更多期望的微晶粒薄片结构,完善高分子自组织机理,导致RR-P3HT OFET电学性能的提升.实验表明,在RR-P3HT溶液中进行5 %乙腈添加后,其器件场效应迁移率的值由原来的4.04×10< 关键词： 高度区域规则的聚(3-己基噻吩)有机场效应晶体管 非溶剂掺杂 自组织机理 场效应迁移率     

Near-field scanning microwave microscope application on Cu-phthalocyaninethin-film organic field-effect transistor

By the standard vacuum evaporation technique Cu(II)-phthalocyanine (Cu-Pc) thin films have been fabricated. For the samples, prepared at room temperature and post-annealed from 100°C to 350°C temperatures, optical spectra in the visible and near IR ranges have been measured. By using nondestructive near-field scanning microwave microscopy organic field-effect transistor (OFET) based on Cuphthalocyanine thin films have been investigated. The changes of crystal structure of Cuphthalocyanine thin film from the α- to the β-phase were controlled by the temperature of annealing. The values of holes’ mobility and the electroconductivity of Cu-phthalocyanine thin films have been obtained depending on the annealing temperature.     

高分子有机场效应晶体管中退火引起的自组织微观结构变化的研究

为了进一步洞悉高分子薄膜自组织机理和高分子有机场效应晶体管(OFET)载流子迁移率之间的直接关联性,本工作采用先进的同步辐射掠入射X射线衍射(GIXRD)技术,研究了高分子OFET中高分子半导体高度区域规则的聚(3-己基噻吩)(RR-P3HT)工作层薄膜,由不同退火温度所导致的薄膜自组织微观结构的变化.GIXRD测试实验结果显示了,对于不同高分子薄膜制备方法(旋涂法及滴膜法)及不同溶液浓度(RR-P3HT溶液浓度为2.5 mg/ml及3.5 mg/ml)制备的RR-P3HT有机半导体工作层,在氮气气氛下, 关键词： 高分子有机场效应晶体管 同步辐射掠入射X射线衍射 自组织 退火     

A high mobility C60 field-effect transistor with an ultrathin pentacene passivation layer and bathophenanthroline/metal bilayer electrodes

C₆₀ field-effect transistor (OFET) with a mobility as high as 5.17 cm²/V·s is fabricated. In our experiment, an ultrathin pentacene passivation layer on poly-(methyl methacrylate) (PMMA) insulator and a bathophenanthroline (Bphen)/Ag bilayer electrode are prepared. The OFET shows a significant enhancement of electron mobility compared with the corresponding device with a single PMMA insultor and an Ag electrode. By analysing the C₆₀ film with atomic force microscopy and X-ray diffraction techniques, it is shown that the pentacene passivation layer can contribute to C₆₀ film growth with the large grain size and significantly improve crystallinity. Moreover, the Bphen buffer layer can reduce the electron contact barrier from Ag electrodes to C₆₀ film efficiently.     

Optical anisotropy of aligned pentacene molecules on a rubbed polymer corresponding to the electrical anisotropy

We report on the optical anisotropy of a pentacene film on a rubbed (poly)vinylalcohol (PVA) layer related to the electrical performances of the pentacene organic field effect transistors (OFETs) depending on the direction of a current flow. The optical anisotropies of the PVA films are negligible with respect to whether or not rubbing process. In the pentacene OFET on the rubbed PVA layer, however, the optical anisotropy is observed and the anisotropy of the electrical performances directly corresponds to the optical anisotropy of the pentacene thin-film on the rubbed PVA layer.     

Photoemission (UPS and XPS) study of crystallization of amorphous GeTe film

In situ photoemission (UPS and XPS) measurements have been performed for amorphous GeTe films. The photoemission spectra exhibit a drastic change upon thermal annealing and/or the crystallization of the film. It has been found that an amorphous GeTe film deposited onto a room temperature substrate has a 4-2 coordinated local structure, while a highly disordered amorphous GeTe film evaporated onto a cooled (77 K) substrate is largely 3-3 coordinated, and relaxes into the 4-2 coordinated structure upon thermal annealing within amorphous phase.     

新型的覆纳米粒子薄膜阴极的研究

采用直流磁控溅射的方法制备出Ir金属纳米粒子薄膜.利用扫描电子显微镜分析了纳米粒子的形态和分布以及不同工艺条件对粒子粒径及形貌的影响,表明纳米粒子的大小可通过调节溅射气体压强来控制.在25%孔度的W海绵基体内浸入6∶1∶2铝酸盐发射物质,然后在其表面沉积上厚度为200—500 nm的纳米粒子薄膜层,最后在H₂气中1200℃烧结,即制成了新型纳米粒子薄膜阴极.利用阴极发射微观均匀性测试仪对纳米粒子薄膜阴极和传统覆膜阴极的热电子发射的均匀性进行了对比研究.采用飞行时间质谱仪测试了真空本底、纳米粒子薄膜阴极、传统覆膜阴极等各种阴极蒸发物的成分,研究了阴极蒸发速率与阴极温度的关系,比较了不同阴极蒸发速率的大小.研究了Ba-W阴极覆上纳米粒子薄膜后的发射特性. 关键词： 纳米粒子薄膜 热阴极 发射均匀性 蒸发     

六方氮化硼薄膜对石墨烯-碳化硅结构近场热辐射的增强

六方氮化硼(hBN)具有跟石墨烯类似的层状结构和晶格参数,研究发现hBN薄膜具有良好的热传导、电绝缘、光学和力学等性能。本文从理论上研究了hBN薄膜对石墨烯-碳化硅(G/S)结构的近场热辐射的影响。研究发现在红外频段.hBN薄膜在低频率区和高频率区会增强G/S结构的近场热辐射,经计算在G/S结构中加入厚度为10 nm的hBN薄膜时获得的辐射热流是同物理条件下G/S结构的1.5倍;而在中频率区hBN薄膜的厚度阻碍了石墨烯表面等离激元和碳化硅表面声子极化激元的耦合,使得近场热辐射热流随hBN薄膜厚度增加而逐渐减弱。本研究的结果可为下一步实验与应用中对hBN薄膜厚度的选择提供理论基础。     

10.6μm激光辐照下光学薄膜的微弱吸收测量

 建立了表面热透镜技术测量光学薄膜微弱吸收的实验装置，对10.6μm CO₂激光辐照下镀制在Ge基底上的不同厚度的单层ZnS，YbF₃薄膜，以及镀制在Ge基底上不同膜系的（YbF₃/ZnSe）多层分光膜的弱吸收进行了测量，并对实验结果作了分析和讨论。实验结果表明，利用本实验系统已测得的待测样品的最低吸收为2.87×10^-4，测量系统的灵敏度为10^-5。     

On the mechanism of gray scale patterning of Ag-containing As2S3 thin films

We demonstrate an application of photo-induced silver diffusion into chalcogenide glass thin film for gray scale lithography. The gray scale chalcogenide glass masking layer generated in the present experiments was dry etched using reactive ion etching. The etching rate increases almost linearly with the total dose of absorbed light, thus forming the basis of gray scale lithography. Chemical composition as well as electronic structure on the surface of chalcogenide glassy film has been determined by high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the film at different stages of the patterning process. Influence of thermal annealing of chalcogenide film before Ag deposition has been investigated using scanning electron microscopy (SEM) and XPS techniques. It is observed that thermal annealing of the chalcogenide film slows the process of silver diffusion during the proposed processing procedure. A mechanism is proposed to explain the stages of gray scale lithography based on chalcogenide glass photoresists.