溶胶-凝胶法制备Ag掺杂的ZnO薄膜及其结构和光学性能的研究

溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂的ZnO薄膜(AZO).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、UV-VIS分光光度计、光致发光检测研究了掺杂浓度和退火温度对AZO薄膜光学和结构的影响.AZO薄膜呈(002)择优生 长的纤维锌矿六角形结构的多晶相.0.5;和1; Ag掺杂的薄膜在可见光波长区域光学透过率在70;～ 80;之间,随着Ag掺杂浓度的升高平均透过率有所降低.5; Ag掺杂的ZnO薄膜经空气中700℃退火后出现两条发射光谱带,经He气氛中退火后UV发射光谱显著增强,并且可见光发射光谱随之消失.     

Structure and Optical Properties of dc Reactive Magnetron Sputtered Zinc Oxide Films

Zinc oxide films were deposited on glass substrates in argon and oxygen atmosphere by dc reactive magnetron sputtering using a metallic zinc target. The influence of oxygen pressure and substrate temperature on the structure and optical properties of the films were systematically investigated and optimised the deposition parameters to prepare single phase zinc oxide films with preferred (002) orientation. At an optimum oxygen pressure of 1x10^-3 mbar and substrate temperature of 663 K, the films exhibited an optical transmittance of 83% with a band gap of 3.28 eV.     

Investigations on the Optical Properties of Undoped,Fluorine Doped and Antimony Doped Tin Oxide Films

Undoped, fluorine doped and antimony doped tin oxide films are prepared on quartz plates by Spray pyrolysis technique. The films grown at the optimum substrate temperature with different doping levels have been chosen for this study. Optical properties of these films are investigated in the entire UV-Visible -IR region (0.2 - 10 mikrom). The observed absorption edge lies at 3.65 eV for undoped tin oxide and on doping it shifts towards higher energies, which is due to the Moss - Burstein effect. For fluorine doping depending upon the fluorine concentration, the absorption edge lies in the range 3.9 - 4.14 eV and for antimony doping it lies in the range 3.82 - 4.1 eV. In the undoped tin oxide films the direct allowed transition occurs at 4.02 eV and indirect allowed transition occurs at 2.43 eV, whereas for fluorine doped tin oxide and antimony doped tin oxide films, the direct allowed transitions occur in the range 4.18 - 4.28 and 4.13 - 4.22 eV respectively and the indirect allowed transitions occur in the range 2.63 - 2.73 and 2.54 - 2.65 eV respectively. Optical properties near the plasma edge have been analyzed using Drude's theory. The dependence of effective mass on carrier concentration has been explained on the basis of nonparabolicity of the conduction band. The shift in the fermi energy, calculated on the basis of energy dependent effective mass, is consistent with the measured shift in the absorption edge.     

稀土掺杂氧化锌纳米粉的制备及其性能研究

本文以Zn(NO3)2和(NH4)2CO3为原料,采用共沉淀法分别制备了La3+和Y3+掺杂的氧化锌纳米粉体,借助于XRD、TEM、荧光光谱仪等测试手段分别对粉体的相组成、形貌及其光致发光性能进行了表征.结果表明:镧掺杂可以促使纳米氧化锌取向连接,而钇掺杂则控制和修饰其沿极性方向的聚集.当钇掺入量由0.2;增至2;原子分数时,引起氧化锌晶体发光强度的改变,且导致粒径减小至10 nm左右,而粒径减小引起的量子尺寸效应使发光峰蓝移.在掺杂量均为1;原子分数的条件下,镧掺杂可以增强纳米氧化锌的黄光发光强度并使其峰位蓝移,钇掺杂则能削弱黄色发光.     

铟掺杂的氧化锌纳米带的制备和发光特性

以混合的ZnO粉和金属In作为前驱物,通过化学气相沉积方法在Si衬底上合成了In掺杂的ZnO纳米带.利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及附带的能谱仪对它们的结构和成分进行了表征.结果表明,ZnO纳米带沿<1010>方向生长;In的掺杂浓度是21;原子分数.讨论了ZnO纳米带的形成机制和光致发光特性.     

Cu掺杂对ZnO基薄膜光学及磁学性能影响

本文采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si(100)衬底上沿c轴方向生长出单晶ZnCoAlO薄膜,并通过加镀Cu层调节薄膜的光学和磁学特性.采用X射线衍射仪(XRD),光致发光光谱仪,振动样品磁强计(VSM)和霍尔效应仪对薄膜的结构、光学和磁学性能进行了研究.实验表明,样品均具有纤锌矿结构并沿(002)面择优生长.加镀Cu层之后,薄膜紫外发光得到增强,掺杂导致薄膜ZnO晶格能带间隙变宽,并使得近带边激子发光增强.同时发现,在室温下Cu离子对薄膜磁性和电子浓度产生影响,Cu掺杂可以改变薄膜中载流子浓度,并影响原有磁性的双交换机理.     

Ag掺杂ZnO薄膜结构和光学特性研究

采用脉冲激光沉积技术制备出了Ag掺杂的ZnO薄膜.研究了Ag含量、衬底温度及氧压对ZnO结构和光学性能的影响.结果表明:Ag以替位形式存在于ZnO晶格中,Ag掺杂浓度较低时,样品具有高度c轴择优取向.衬底温度越高,薄膜的结晶质量越好,光学带隙越接近纯ZnO的带隙,而其紫外荧光峰在衬底温度为300 ℃时最强.氧压为10 Pa时,薄膜的结晶质量最好,紫外峰最强,其带隙则随氧压的增大呈先变窄后加宽的趋势.     

镓掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备及其性能研究

采用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备了镓掺杂氧化锌(Ga∶ ZnO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等表征技术,研究了衬底温度对Ga∶ ZnO薄膜结构、组分、光学和电学性质的影响.结果表明:所有样品均为具有(002)择优取向的高质量透明导电薄膜,其晶体结构和光电性能与衬底温度密切相关.当衬底温度为673 K时,所制备的Ga∶ ZnO薄膜具有最大的晶粒尺寸(72.6 nm)、最低的电阻率(1.3×10-3Ω·cm)、较高的可见∶ZnO薄膜的光学能隙,结果显示随着衬底温度的升高,薄膜的光学能隙单调增加.     

掺杂C60薄膜的制备及光电特性

在电弧法制备的过程中添加氮气或B2O3粉末,制备了氮、硼替位式掺杂C60.硼掺杂和氮掺杂C60均显示明显的半导体导电特性,且室温电导率比未掺杂C60薄膜提高1～2个量级.用共蒸发的方法制备出了硫掺杂C60薄膜,其电导率～温度曲线中存在一个过渡区,过渡区两侧表现出明显的半导体导电特性,这与掺入C60薄膜中的硫杂质的存在状态有关.其室温电导率比掺杂前提高4个量级,光致发光也明显增强.另外还报道了用离子注入和射频等离子体辅助真空沉积的方法制备掺杂C60薄膜的初步结果.     

氧分压对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

室温下,利用射频磁控溅射技术在p型<100>硅衬底上,不同氧分压下制备了铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO TFT).结果表明,不同氧分压的IGZO薄膜呈非晶态;随着氧分压的增大其光学带隙先增大后减小;IGZOTFT场效应迁移率先增大后减小,器件由耗尽型转变为增强型.当氧分压为7.47;时,IGZO TFT电学性能最好,场效应迁移率为4.44 cm2/(V·s),亚阈值摆幅的值是2.1 V/decade,电流开关比大于105.     

掺杂VO2薄膜的相变机理和光电特性研究

本文采用V2O5粉和MoO3粉为原料,通过无机溶胶-凝胶法制备掺Mo6+的VO2薄膜.实验采用XRD和XPS等研究手段,对掺杂薄膜的物相组成、价态、相变温度、电阻突变量级和相变前后的光透过率进行了测试.结果发现:所制备的掺杂薄膜其主要成份是VO2,掺入的MoO3结构未发生改变,掺杂薄膜随MoO3含量的增加其相变温度明显下降,但其电阻突变量级和光透过率的突变量亦随之降低,其中,电阻突变量级的下降趋势更显著,不过只要MoO3掺杂量不高于5;时,掺杂薄膜的电阻突变仍可保持2个量级以上,而且红外光透过率的突变量仍保持较高.分析认为,薄膜中掺入的MoO3与VO2可以互溶,从而可作为施主组元降低VO2能带结构中的禁带宽度,改变其光电特性.     

靶与衬底之间的距离对ZnO∶Zr透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO∶Zr)透明导电薄膜。并系统地研究了靶与衬底之间的距离对ZnO∶Zr薄膜结构、形貌、光学及电学性能的影响。实验结果表明,靶与衬底之间的距离对ZnO∶Zr薄膜的生长速率、结晶质量及电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。实验制备的ZnO∶Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。当靶与衬底之间的距离从60 mm减小到50 mm时,薄膜的晶化程度提高、晶粒尺寸增大,薄膜的电阻率减小;然而,当距离继续减小时,薄膜的晶化程度降低、晶粒尺寸减小,薄膜的电阻率增大。当靶与衬底之间的距离为50 mm时,薄膜的电阻率达到最小值4.2×10-4Ω.cm,其可见光透过率超过95%。实验制备的ZnO∶Zr薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极。     

铌掺杂钛酸铋钠钾厚膜的制备及其铁电性能

根据粉末溶胶法的原理,用旋转涂覆工艺在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备不同Nb含量的(Na0.85K0.15)0.5 Bi0.5Ti(1-x)NbxO3(NKBTNx,x=0.01,0.03,0.05,0.07)厚膜,并研究了厚膜样品的微观结构、介电特性、漏导特性及铁电特性.XRD和SEM的分析结果表明:A位掺杂K、B位掺杂Nb并没有改变Na0.5 Bi0.5 TiO3的晶体结构;Nb的最佳掺入量为0.05.NKBTN5铁电厚膜具有最好的结晶度,尺寸均匀,厚膜表面光滑致密,但有少量微孔.介电频谱测试表明,NKBTNx厚膜的居里温度随着Nb含量的增加而逐渐增加,厚膜的弛豫特性明显增强.此外,NKBTN5铁电厚膜的室温介电常数最大,介电损耗最低,漏电流密度最小,剩余极化值最大(2Pr=48.1μC/cm2),矫顽场最小(77.8 kV/cm).     

原子层沉积Sn掺杂ZnO薄膜结构及光电性能的研究

采用原子层沉积方法以臭氧为氧源,分别在Si和K-9玻璃衬底沉积Sn掺杂ZnO薄膜.系统研究了Sn掺杂浓度对ZnO薄膜成分、晶体结构及光电性能的影响.XRD分析表明:所制备SnZO薄膜具有垂直于衬底表面的c轴择优取向.XPS分析表明:在ZnO中掺杂离子以Sn4+形式存在.Hall分析表明Sn是一种有效的施主掺杂元素,其通过置换Zn2+位置释放导电电子.当Sn掺杂浓度为1.8at;时,Hall测试表明ZnO薄膜具有最低电阻率为9.5×10-4Ω·cm,载流子浓度达到最高值为3.2×1020 cm-3,进一步增加Sn浓度使得ZnO薄膜电学性能变差.SnZO薄膜在可见光区域的光透过率超过85;,光学带隙值由未掺杂ZnO的3.26 eV增加到5.7at; Sn掺杂时3.54 eV.     

薄膜厚度对 Mn-W 共掺杂 ZnO 透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在低温玻璃衬底上制备了高导电透明的 Mn-W 共掺杂 ZnO(ZMWO)薄膜,并研究了厚度对薄膜结构、光学及电学性能的影响.X 射线衍射结果表明 ZMWO 均为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的 c 轴择优取向.薄膜厚度对 ZMWO 薄膜的晶化程度、电阻率和方块电阻有很大影响.当薄膜厚度从97 nm 增大到456 nm 时,ZMWO 薄膜的晶化程度提高,而电阻率和方块电阻减小.当厚度为 456 nm 时,所制备ZMWO 薄膜的电阻率达到最小,其值仅为8.8×10-5 Ω·cm,方块电阻为1.9 Ω/□.所有薄膜样品在可见光区的平均透过率都较高,其值约为89;.当薄膜厚度从97 nm 增大到 456 nm时,光学带隙从3.41 eV增大到3.52 eV.     

溅射压强对低阻高透过率掺钛氧化锌透明导电薄膜的影响

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了高质量的掺钛氧化锌透明导电薄膜(ZnO: Ti).研究了溅射压强对ZnO: Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明,溅射压强对ZnO: Ti 薄膜的结构和电阻率有显著影响.X射线衍射(XRD)表明,ZnO: Ti 薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在溅射压强为5.0 Pa时,实验获得的ZnO: Ti薄膜电阻率最小值为1.084 ×10~(-4) Ω· cm.实验制备的ZnO: Ti 薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过91;.ZnO: Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

磁控溅射沉积掺锡氧化铟透明导电薄膜的光电性能研究

采用直流磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了掺锡氧化铟(ITO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等测试方法,研究了沉积速率对ITO薄膜微观结构和光电性能的影响.实验结果表明:ITO样品为具有(222)择优取向的立方锰铁矿结构,其晶体结构和光电性能明显受到沉积速率的影响.当沉积速率为4 nm/min时,所制备的ITO薄膜具有最大的晶粒尺寸(32.5 nm)、最低的电阻率(1.1×10-3Ω·cm)、最高的可见光区平均透过率(86.4;)和最大的优良指数(7.9×102 S·cm-1),其光电综合性能最佳.同时采用Tauc法则计算了ITO薄膜的光学能隙,结果显示沉积速率增大时,ITO薄膜的光学能隙单调减小.     

Nb掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了高质量的Nb掺杂ZnO( NZO)透明导电薄膜.为了研究薄膜厚度对薄膜性质的影响,制备了五个厚度分别为239 nm,355 nm,489 nm,575 nm和679 nm的样品.XRD结果表明,ZnO∶ Nb薄膜是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,并且具有垂直于衬底的c轴择优取向.随着膜厚的增加,薄膜的结晶质量明显提高.当厚度从239 nm增加到489 nm时,平均晶粒尺寸从19.7 nm增加到24.7 nm,薄膜的电阻率持续减小;当厚度进一步增加时,晶粒尺寸略有减小,电阻率有所增加.本实验获得的最低电阻率为4.896×10-4Ω·cm.随膜厚的增加,光学带隙先增大后减小.所有薄膜在可见光区域的平均透过率均超过88.3;.     

有机物掺杂下KDP晶体的光学与热学性质研究

本文以L-酒石酸、L-苯丙氨酸和L-丝氨酸为掺杂有机物,采用“点籽晶法”生长出掺杂浓度均为1 mol;的KDP晶体,并利用XRD、光学透过率、热分析以及红外谱图等手段对掺杂后的KDP晶体进行表征,考察有机物掺杂对KDP晶体光学和热学性质的影响.实验发现,掺杂L-丝氨酸的KDP晶体,晶体的熔点温度有所降低;掺杂L-酒石酸时,晶体光学性质得到改善,熔点温度升高;而掺杂L-苯丙氨酸时,结晶质量提高,光学性质得到改善.     

PET上沉积Al掺杂ZnO薄膜的光电特性研究

采用脉冲激光沉积技术(PLD),室温下在柔性衬底PET上制备了高度c轴择优取向的Al掺杂ZnO薄膜.XRD分析表明,不同Al掺杂浓度的样品均呈现单一的ZnO相.荧光光谱和透射光谱分析显示,低温低氧压下制备的Al掺杂ZnO薄膜在紫光区域有很强的荧光发射,在可见光区域具有较高的透射率;并且可以通过Al掺杂浓度调节薄膜紫色发光强度和薄膜带隙.薄膜的电阻率随着Al掺杂浓度的增加先降低后增加,在掺杂浓度为3;原子分数时达到最小值.