退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射     

退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响

用射频反应溅射法在Si（111）衬底上制备了C轴取向的多晶ZnO薄膜，通过不同温度的退火处理，研究了退火对多晶ZnO薄膜结构和发光特性的影响.由x射线衍射得知，随退火温度的升高，晶粒逐渐变大，薄膜中压应力由大变小至出现张应力.光致发光测量发现，样品在430nm附近有一光致发光峰, 峰的强度随退火温度升高而减弱，联合样品电阻率随退火温度升高而逐渐变大的测量及能级图，推测出ZnO薄膜中的蓝光发射主要来源于锌填隙原子缺陷能级与价带顶能级间的跃迁. 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应溅射     

退火对ZnO薄膜光学特性的影响

用射频磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备出ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了退火温度对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示,所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,具有沿c轴的择优取向;随着退火温度的升高,(002)XRD峰强度和平均晶粒尺寸增大,(002)XRD峰半高宽(FWHM)减小,光致发光紫外峰强度增强。结果证明,用射频磁控溅射法通过适当控制退火温度可得到高质量ZnO薄膜。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和光学特性

采用射频（RF）反应磁控溅射法在n-Si(001)衬底上外延生长ZnO薄膜。XRD谱测量显示出较强的（002）衍射峰，表明ZnO薄膜为c轴择优取向生长的。室温PL谱测量观察到了较强的紫外光发射和深能级发射。     

RF溅射钕掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜。应用XRD分析了ZnO:Nd薄膜的晶格结构,通过AFM观察了ZnO:Nd薄膜的表面形貌。结果表明,Nd掺入了ZnO晶格中,由于Nd原子半径大于Zn原子半径,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格中。ZnO:Nd薄膜为纳米多晶薄膜,表面形貌粗糙。ZnO:Nd薄膜的室温光致发光谱表明,相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜都出现了395nm的强紫光带和495nm的弱绿光带。我们认为,紫光发射峰窄而锐且强度远大于绿光峰,源于薄膜中激子复合;绿光峰强度较弱,源于薄膜中的氧空位(VO)及氧反位锌缺陷(OZn)。Nd掺杂没有影响ZnO:Nd薄膜的PL谱的发射峰的峰位。由于Nd3 离子电荷数与Zn2 离子电荷数不相等,为了保持ZnO薄膜的电中性,间隙锌(VZn)可以作为Nd替位补偿性的受主杂质而存在,影响ZnO薄膜的激子浓度。同时,Nd掺入使ZnO的晶格畸变缺陷浓度改变增强,因而发射峰的强度随Nd掺杂浓度不同而变化。     

退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

 利用对向靶射频磁控溅射系统在Si（100）衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火和超声处理。采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析。结果表明：沉积态ZnO薄膜（002）择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大。随退火温度的升高,颗粒粒径增大,样品的取向性和结晶度都明显变好,应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低。超声处理缓解了薄膜中的张应力,晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时,沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高,出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强,而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化,峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后,发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带。     

退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

利用对向靶射频磁控溅射系统在Si（100）衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火和超声处理。采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析。结果表明：沉积态ZnO薄膜（002）择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大。随退火温度的升高,颗粒粒径增大,样品的取向性和结晶度都明显变好,应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低。超声处理缓解了薄膜中的张应力,晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时,沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高,出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强,而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化,峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后,发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带。     

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。     

衬底对原位氧化制备的ZnO薄膜结构和光学性质的影响

采用射频反应溅射法在不同衬底上制备Zn3N2薄膜,然后对其原位氧化制备ZnO薄膜。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)等表征技术研究了不同衬底对ZnO薄膜的结晶特性和发光性能的影响。XRD研究结果显示:Zn3N2薄膜在500 ℃原位氧化3 h后完全转变为ZnO薄膜,在玻璃和熔融石英衬底上制备的多晶ZnO薄膜无择优取向,而单晶硅（100）衬底上的多晶ZnO薄膜具有较好的沿（002）方向的择优取向。PL测试结果显示:硅和熔融石英衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能良好,激子复合产生的紫外发光峰很强,且半高宽较窄,而来自于深能级发射的绿色发光峰很弱;而玻璃衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能较差。     

衬底对原位氧化制备的ZnO薄膜结构和光学性质的影响

 采用射频反应溅射法在不同衬底上制备Zn₃N₂薄膜,然后对其原位氧化制备ZnO薄膜。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)等表征技术研究了不同衬底对ZnO薄膜的结晶特性和发光性能的影响。XRD研究结果显示:Zn₃N₂薄膜在500 ℃原位氧化3 h后完全转变为ZnO薄膜,在玻璃和熔融石英衬底上制备的多晶ZnO薄膜无择优取向,而单晶硅（100）衬底上的多晶ZnO薄膜具有较好的沿（002）方向的择优取向。PL测试结果显示:硅和熔融石英衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能良好,激子复合产生的紫外发光峰很强,且半高宽较窄,而来自于深能级发射的绿色发光峰很弱;而玻璃衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能较差。     

ZnO退火条件对硫化法制备的ZnS薄膜特性的影响

采用反应磁控溅射法在玻璃和石英衬底上沉积了ZnO薄膜, 然后经过不同条件退火和在H22S气氛中硫化最终得到ZnS薄膜. 用x射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和UV—VIS分光光度计 对ZnS薄膜样品进行了分析. 结果表明, ZnO薄膜硫化后的晶体结构和光学性质取决于它的退 火条件. 真空和纯O2₂中退火的ZnO薄膜硫化后只是部分形成六角晶系结构的ZnS . 而在空气 和纯N2₂中退火的ZnO薄膜则全部转变为ZnS, 在可见光范围内的光透过率 关键词： ZnS薄膜 磁控溅射 ZnO硫化 太阳电池     

p型ZnO薄膜的制备及特性

采用射频磁控溅射在Si片上制备ZnO薄膜，通过离子注入对样品进行N掺杂，在不同温度下进行退火并实现了p型转变.用扫描电子显微镜、X射线衍射和Hall测量对薄膜进行了表征，结果表明薄膜具有良好的表面形貌和高度c轴择优取向，退火后p型ZnO薄膜的最高载流子浓度和最低电阻率分别为1.68×10¹⁶cm^-3和41.5Ω·cm.讨论并分析了退火温度和时间对ZnO薄膜p型转变的影响.     

Effects of doping concentration on properties of Mn-doped ZnO thin films

This paper reports that the radio frequency magnetron sputtering is used to fabricate ZnO and Mn-doped ZnO thin films on glass substrates at 500~°C. The Mn-doped ZnO thin films present wurtzite structure of ZnO and have a smoother surface, better conductivity but no ferromagnetism. The x-ray photoelectron spectroscopy results show that the binding energy of Mn_2p3 / 2 increases with increasing Mn content slightly, and the state of Mn in the Mn-doped ZnO thin films is divalent. The chemisorbed oxygen in the Mn-doped ZnO thin films increases with increasing Mn doping concentration. The photoluminescence spectra of ZnO and Mn-doped ZnO thin films have a similar ultraviolet emission. The yellow green emissions of 4~wt.% and 10~wt.% Mn-doped thin films are quenched, whereas the yellow green emission occurs because of abundant oxygen vacancies in the Mn-doped ZnO thin films after 20~wt.% Mn doping. Compared with pure ZnO thin film, the bandgap of the Mn-doped ZnO thin films increases with increasing Mn content.     

Preparation of transparent conductive ZnO:Tb films and their photoluminescence properties

Tb-doped Zinc oxide (ZnO:Tb) films were prepared by RF reactive magnetron sputtering of a Zn target with some Tb-chips attached. The results show that the appropriate Tb ions incorporated into ZnO films can improve the structural and electrical properties of ZnO films. Photoluminescence (PL) measurements show that the characteristic emission lines correspond to the intra-4f^n-shell transitions in Tb^{3+} ions at room temperature. Under the optimal conditions, the ZnO:Tb films were prepared with the lowest resistivity (ρ) of 9.34×10^{ -4}Ωcm, transmittance over 80% at the visible region and the strong blue emission.     

不同衬底上的ZnO薄膜紫外光致发光

用射频磁控溅射法在蓝宝石、硅和石英衬底上沉积出具有好的择优取向的多晶ZnO薄膜. 在270 nm波长的光激发下室温下可观察到显著的紫外光发射（波长为356 nm）和较弱的蓝光发射（波长为446 nm）. 经高温退火后薄膜的结晶质量显著提高, 在蓝宝石、石英衬底上沉积的薄膜，其积分发光强度分别增加了7倍和14倍.而硅衬底上的膜发光强度增强不太显著.紫外光发射源于电子的带间跃迁，而蓝光发射是由电子从氧空位浅施主能级到价带顶的跃迁引起的. 关键词： ZnO薄膜 射频磁控溅射 紫外发光 退火