等离子体增强分子束外延生长ZnO薄膜及光电特性的研究

利用等离子体辅助分子束外延设备(P-MBE)在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长ZnO薄膜,研究了不同生长温度对结晶质量的影响.随着生长温度的升高,X射线摇摆曲线(XRC)半高宽从0.88°变窄至 0.29°,从原子力显微镜(AFM)图像中发现薄膜中晶粒从20nm左右增大至200nm,室温光致发光(PL)谱中显示了一个近带边的紫外光发射(UVE)和一个与深中心有关的可见光发射.随着生长温度升高,可见光发射逐渐变弱,薄膜的室温载流子浓度由1.06×1019/cm3减少到7.66×1016/cm3,表明在高温下生长的薄膜中锌氧化学计量比趋于平衡,高质量的ZnO薄膜被获得.通过测量变温光谱,证实所有样品在室温下PL谱中紫外发光都来自于自由激子发射;随着生长温度的变化UVE峰位蓝移与晶粒尺寸不同引起的量子限域效应相关.     

GaSb薄膜生长的RHEED研究

采用分子束外延技术,在GaAs衬底上生长GaSb薄膜时,利用反射式高能电子衍射仪(RHEED)对衬底表面清洁状况、外延层厚度等进行在线监控.通过RHEED讨论低温缓冲层对GaSb薄膜表面结构和生长机制的作用,可以估算衬底温度,并能计算出薄膜的生长速率.实验测量GaSb的生长周期为1.96s,每秒沉积0.51单分子层.低温缓冲层提高了在GaAs衬底上外延GaSb薄膜的生长质量.     

昆明物理研究所分子束外延碲镉汞薄膜技术进展

碲镉汞(MCT)自从问世以来一直是高端红外(IR)探测器领域的首选材料,分子束外延碲镉汞技术具有低成本异质外延、材料能带精准调控、原位成结等优势,是第三代红外焦平面陈列(FPA)器件研制的重要手段。本文报道了昆明物理研究所分子束外延(MBE)MCT薄膜技术进展,包括材料结构、晶体质量、表面缺陷、材料均匀性、掺杂浓度等参数优化控制的研究结果。异质衬底、碲锌镉衬底上MCT薄膜尺寸分别为4英寸(10.16 cm)及2.5 cm×2.5 cm,材料EPD值分别在1×10⁶ cm^-2附近及(3～30)×10⁴ cm^-2范围,表面宏观缺陷密度分别在30 cm^-2附近及100～300 cm^-2范围,薄膜质量与国内外先进水平相当。采用分子束外延MCT薄膜实现了2 048×2 048中波红外(MWIR)、2 048×2 048短波甚高分辨率红外(SWIR)焦平面、640×512中短双色红外(S-MWIR)、320×256中中双色红外(M-MWIR)FPA探测器的研制和验证。     

Molecular beam epitaxy (MBE) growth and structural properties of GaN and AlN on 3C-SiC(0 0 1) substrates

AlN and GaN was deposited by molecular beam epitaxy (MBE) on 3C-SiC(0 0 1) substrates on low-temperature (LT) GaN and AlN buffer layers. It is shown that not only GaN but also epitaxial AlN can be stabilized in the metastable zincblende phase. The zincblende AlN is only obtained on a zincblende LT-GaN buffer layer; on the other hand, AlN crystallizes in the wurtzite phase if it is grown directly on a 3C-SiC(0 0 1) substrate or on a LT-AlN buffer layer. The structural properties of the layers and in particular the orientation relationship of the wurtzite AlN on the 3C-SiC(0 0 1) were analyzed by conventional and high-resolution transmission electron microscopy.     

沉积温度对电沉积PbS薄膜结构和性能的影响

采用电沉积法在ITO导电玻璃表面沉积了PbS薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对薄膜的结构和光学性能进行了表征,研究了沉积温度对薄膜的相组成、显微形貌以及光学性质的影响.结果表明:在U=3 V,pH=2.5,T=60 ℃,沉积时间为20 min,加入EDTA作络合剂的情况下,可制备出沿(111)和(200)晶面取向生长的立方相PbS薄膜.薄膜显微结构均匀而致密,随着反应温度从20 ℃增加到60 ℃,薄膜内的压应力逐渐减小,禁带宽度也随着变小.所制备的微晶PbS薄膜的禁带宽度约为0.39 eV.     

沉积压强对Sc掺杂ZnO薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用Sc_2O_3掺杂(质量百分比2;)ZnO为靶材在石英玻璃上制备透明导电ZnO:Sc(SZO)薄膜.用X射线衍射仪、分光光度计及霍尔测试仪等对样品进行表征,分析了沉积压强从0.3 Pa到2.0 Pa的变化对SZO薄膜的微结构及光学特性的影响.XRD研究结果表明所有样品都是六角密堆积结构,而且溅射压强对SZO薄膜的微结构有着显著的影响.所有SZO薄膜的透过率在可见光区域均大于85;,近紫外区域由于吸收,透射率大大降低.     

氨水浓度对化学浴沉积的Zn(O,S)薄膜形貌、结构和性能的影响

采用化学浴法,以ZnSO4·7H2O和SC( NH2)2作为反应前驱物,C6H5O7 Na3·2H2O作为络合剂,NH3·H2O 作为辅助络合剂和缓冲剂制备Zn(O,S)薄膜.采用SEM、EDS、XPS、XRD和透射光谱分析方法,研究氨水浓度对化学浴法制备的Zn(O,S)薄膜形貌、成分、结构和光学性能的影响以及Zn(O,S)薄膜的形成机理.结果表明:Zn(O,S)薄膜是由ZnO和ZnS纳米颗粒混合组成的,ZnO具有纤锌矿结构,ZnS是以非晶相存在.随着反应溶液中氨水浓度的降低,薄膜中所包含的ZnO逐渐减少,ZnS逐渐增加,S/Zn原子比逐渐增加,透射率和光学带隙也逐渐增大.     

氧分压对HfOxNy薄膜结构和力学性能的影响

采用射频磁控反应溅射法在不同氧分压条件下制备了氮氧化铪薄膜,薄膜沉积过程在氧气、氮气和氩气的混合气氛中进行,所用衬底为多光谱硫化锌材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米硬度计等分别研究了不同氧分压条件下HfOxNy薄膜的晶体结构、显微结构、力学性能等.结果表明:在氧分压为0.05～0.30范围内,HfOxNy薄膜都为多晶结构,但随着氧分压的降低,HfOxNy薄膜的沉积速率逐渐增大,薄膜的晶体结构由单斜氧化铪转变为氮氧化铪相;不同氧分压下沉积的HfOxNy薄膜都符合薄膜区域结构模型中典型的柱状结构且氧分压较低时薄膜表面粗糙度较大;不同氧分压条件下沉积的HfOxNy薄膜硬度和弹性模量都远大于衬底硫化锌的硬度和弹性模量,氧分压为0.15时最大硬度和弹性模量值分别为11.6 GPa和160 GPa.     

退火温度对CuNps@ZnO纳米复合薄膜结构与光学性能的影响

使用磁控溅射结合惰性气体冷凝的方法制备了Cu纳米粒子,通过将Cu纳米粒子沉积与ZnO离子束溅射原位复合的方法制得了CuNps@ZnO纳米复合薄膜,并研究了退火温度对CuNps@ZnO纳米粒子复合薄膜的结构和光学性能的影响.通过对样品的表征发现所得产物中存在着低温条件下难以形成的立方相、岩盐结构的ZnO.并且,样品的微观形貌、结晶性和光学性能随着退火温度的变化而发生显著地变化.     

化学溶液分解法制备Sm0.5Bi3.5Ti3O12铁电薄膜

采用化学溶液分解法(CSD)在Si衬底上制备了Sm0.5Bi3.5Ti3O12 (SmBT0.5)薄膜.用X射线衍射技术分析了薄膜的结构和结晶性,用原子力显微镜描述了薄膜的表面形貌;并研究了薄膜的存储性以及介电性能.结果表明,在700℃下退火1h得到了结晶性较好,表面致密的多晶薄膜.该薄膜显示了良好铁电和介电性能.     

Surface Chemical Bonding States and Ferroelectricity of Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 Thin Films

The surface chemical bonding states and the ferroelectric properties of sol‐gel deposited lead zirconate titanate [Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃, PZT] thin films coated on (111)Pt/Ti/SiO₂/Si substrates were investigated. X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to determine the oxidation state of the surface and the chemical composition as a function of depth in ferroelectric PZT thin layers. Values for the dielectric constant and dissipation factor at 1 kHz for the 300 nm‐thick film were 1214 and 0.014 for the film annealed at 520 °C, and 881 and 0.015 for a film annealed at 670 °C. Measured values for the remanent polarization (P_r) and coercive field (E_c), from polarization‐electric field (P‐E) hysteresis loops biased at 10 V at a frequency of 100 Hz, were 16.7, 14.4 μC/cm² and 60, 41.7 kV/cm for 520 °C and 670 °C. The leakage current density (J) was 72 and 96 nA/cm² at an applied field of 100 kV/cm. It was found that the bonding states of lead and oxygen in the surface regions could be correlated with the ferroelectric properties of the integrated thin layers.     

分子束外延生长过程中GaAs(001)表面铝液滴的扩散成核过程

量子点的性质主要由其密度及尺寸参数控制,而原子在衬底上的成核运动又决定了量子点的密度、直径、高度等参数,因此研究原子的扩散成核过程对自组装制备量子点具有重要意义.本文通过分子束外延生长技术研究了GaAs(001)表面金属铝液滴的成核过程,发现衬底温度和金属铝沉积速率的变化直接影响了液滴的尺寸、密度以及形状等特征.根据经...