基片温度和退火对DdIn2O4薄膜光学性质和载流子浓度的影响

对射频反应性溅射Cd-In合金靶制备的透明导电CdIn2O4薄膜，研究了基片温度及沉积后在氩气流中退火对薄膜的透射、反射和吸收光谱，光学常数和载流子浓度的影响。结果表明：提高基片温度减少了薄膜的载流子浓度，退火增加了薄膜的载流子浓度。随着基片温度提高，薄膜折射率n和消光系数κ的短波峰将逐渐蓝移，而退火使其出现红移。基片温度和退火对薄膜光学常数的影响与其对薄膜载流子浓度的影响是一致的。在制备CdIn2O4这样一种对于沉积方法和沉积条件极为敏感的透明导电薄膜的沉积过程中，这一现象对于实时监控具有极为重要的意义。     

真空热退火温度对单相Ag2O薄膜微结构和光学性质的影响

利用直流磁控反应溅射技术在玻璃衬底上沉积了单相Ag₂O薄膜,并采用真空热退火对单相Ag₂O薄膜在不同热退火温度 (T _{A) 下进行了1 h热处理.利用X射线衍射谱、扫描电子显微镜和分光光度计研究了 T A对单相Ag2O薄膜微结构和光学性质的影响.研究结果表明, T}A= 300 ℃ 时Ag₂O薄膜中开始出现Ag纳米颗粒,且随着 T _{A的升高薄膜中Ag的含量 关键词： 2}O薄膜')" href="#">Ag₂O薄膜 热退火温度 微结构 光学性质     

由缺陷引起的Burstein-Moss和带隙收缩效应对CdIn2O4透明导电薄膜光带隙的影响

在Ar+O2气氛,采用射频反应溅射Cd-In靶制备CdIn2O4(CIO)薄膜.通过对不同衬底温度下制备和沉积后在氩气流中退火的薄膜进行透射、反射和Hall效应的测量和分析发现,随着衬底温度的降低,载流子浓度呈上升趋势,而吸收边呈现先是"蓝移"然后"红移"的现象.从理论上阐述了高浓度的点缺陷对CIO氧化物薄膜的能带产生的重要影响,这些影响主要体现在带尾的形成,Burstein-Moss(B-M)漂移和带隙收缩.另外,衬底温度的变化将对薄膜的迁移率有重要影响.对于CIO薄膜,由缺陷产生的空穴浓度将对薄膜的带隙收缩产生重要影响并将直接影响到薄膜的光透性.由于存在吸收带尾,利用传统的"外推法"获得薄膜的光带隙并不适合简并半导体,而应使用更为准确的"拟合法".     

n型透明导电薄膜CdIn2O4电学性质的研究和大面积制备的最佳条件

在Ar+O2气氛中,采用射频反应溅射Cd-In靶制备CdIn2O4薄膜.制得的薄膜经x射线衍射(XRD)检测为CdIn2O2和CdO相组成的多晶.从理论上分析了热处理前后氧空位、掺杂点缺陷和富氧电子陷阱在影响膜的载流子浓度和电子散射中所起的重要作用.同时,对样品进行Hall效应、Seebeck效应测试并得出不同载流子浓度下的迁移率、有效质量、弛豫时间以及它们之间的相互关系,特别强调了弛豫时间的重要性.为了提高导电膜的透射率,还分析了Burstein-Moss漂移和带隙收缩对光带隙的影响,并在薄膜制备时选择了合适的衬底温度T8≈280℃.实验表明,在氧分压为8％左右时制备的薄膜质量较好,热处理后的指标大约为迁移率μH=31×10-4m2/V·s,电阻率ρ=1.89×10-5Ω·m.     

生长条件和退火对金刚石薄膜光学性质的影响

提出一种分析微波等离子体化学气相沉积工艺条件对金刚石薄膜的组成和光学性质影响的方法。采用红外椭圆偏振光谱仪来分析Si衬底上金刚石薄膜的组成和光学性质，研究微波等离子体化学气相沉积法生长条件和退火工艺对金刚石薄膜的消光系数和折射率的影响。实验表明金刚石薄膜中存在C—H、C=C、O—H和C=O键，生长条件对薄膜中C—H和C=C键的含量及薄膜的折射率影响较大；薄膜经过退火后薄膜的光学性质得到明显改善。     

退火对磁控溅射HfSi_xO_y薄膜光学性质的影响

采用射频反应磁控溅射方法在硅衬底制备了HfSixOy薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)分析了HfSixOy薄膜的成分,用X射线衍射(XRD)检测了薄膜的结构,并用椭圆偏振光谱仪研究了退火处理对薄膜光学性质的影响。XRD谱显示,HfSixOy薄膜经700℃高温退火处理后仍为非晶态,而在900℃高温退火处理后出现晶化。采用Tauc-Lorentz(TL)色散模型对测试得到的曲线进行拟合并分析得出薄膜的光学常数,结果表明,薄膜的折射率随退火温度的升高而增加,而消光系数随退火温度的升高呈降低趋势。薄膜的光学带隙随着退火温度的升高增加,采用外推法得到薄膜沉积态和经500℃,700℃,900℃退火后的带隙分别为5.62,5.65,5.68,5.98eV。     

氮气退火对二氧化钛薄膜光学性能的影响

提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO2薄膜的方法。首先在室温下向石英玻璃中注入Ti离子,随后在氮气中退火到900 ℃,从而制备了氮掺杂的玻璃基TiO2薄膜。SRIM2006程序模拟和卢瑟福背散射谱（RBS）研究表明注入离子从样品表面开始呈高斯分布,实验结果和模拟结果吻合很好。X射线光电子能谱（XPS）研究结果表明注入态样品中形成了金属Ti和TiO2,900 ℃退火后金属Ti转变成TiO2,同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O－Ti－N化合物。紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）结果显示,当退火温度至500 ℃时,在吸收光谱中开始出现TiO2的吸收边,随退火温度升高到900 ℃,由于O－Ti－N化合物形成,TiO2的吸收边从3.98 eV红移到3.30 eV,TiO2吸收边末端延伸到可见光区,在可见光区的吸收强度明显增加。     

氮气退火对二氧化钛薄膜光学性能的影响

 提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO₂薄膜的方法。首先在室温下向石英玻璃中注入Ti离子,随后在氮气中退火到900 ℃,从而制备了氮掺杂的玻璃基TiO₂薄膜。SRIM2006程序模拟和卢瑟福背散射谱（RBS）研究表明注入离子从样品表面开始呈高斯分布,实验结果和模拟结果吻合很好。X射线光电子能谱（XPS）研究结果表明注入态样品中形成了金属Ti和TiO₂,900 ℃退火后金属Ti转变成TiO₂,同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O－Ti－N化合物。紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）结果显示,当退火温度至500 ℃时,在吸收光谱中开始出现TiO₂的吸收边,随退火温度升高到900 ℃,由于O－Ti－N化合物形成,TiO₂的吸收边从3.98 eV红移到3.30 eV,TiO₂吸收边末端延伸到可见光区,在可见光区的吸收强度明显增加。     

TiO2薄膜光学性质的研究

以磁控溅射制备的TiO2薄膜为样品,通过对薄膜折射率、吸收系数、膜厚度与入射光波长相互关系的分析。获得了TiO2薄膜的折射率、吸收系数与入射光波长的关系式。以及TiO2薄膜厚度的计算公式．     

氢退火对LPCVD生长的ZnO薄膜光学和电学性能的影响

采用低压化学气相沉积(LPCVD)在玻璃衬底上制备了B掺杂ZnO(BZO)薄膜,研究了氢气气氛退火对BZO薄膜光学性能和电学性能的影响。结果表明:在氢气气氛下退火后,BZO薄膜的物相结构和透光率基本无变化,但BZO薄膜的导电能力却明显提高。Hall测试结果表明:在氢气下退火时载流子浓度基本保持不变,但迁移率却明显提高。实验结果可为进一步提高BZO薄膜的光学电学综合性能提供借鉴。     

退火温度对VOX薄膜结构及光学性质的影响

以高纯五氧化二钒(V2O5)粉末(纯度≥99.99%, 质量百分比)为原料, 采用真空蒸发--还原工艺, 在不同退火温度下还原出不同组分的VOX薄膜。利用X射线衍射仪, X射线光电子能谱仪和紫外-可见分光光度计对薄膜进行测试和分析, 得到了不同退火温度与薄膜结构和其光学特性的关系。结果显示: V2O5中的V5+随着退火温度的上升被还原, 退火温度为450℃时, V4+含量最高, 结晶最好, 500℃时, 薄膜组分表现出逆退火现象, 温度进一步升高, 钒再次被还原。     

原子层沉积制备Ta_2O_5薄膜的光学特性研究

以乙醇钽[Ta(OC2H5)5]和水蒸气为前驱体,采用原子层沉积(ALD)方法分别在基板温度为250℃和300℃的K9和石英衬底上制备了Ta2O5光学薄膜。采用分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对薄膜的光学特性、微结构和表面形貌进行了研究。结果表明,用ALD方法制备的Ta2O5薄膜在刚沉积和350℃退火后均为无定形结构,而250℃温度下沉积的薄膜其表面粗糙度低,聚集密度很高,光学均匀性优,在中紫外到近红外均表现出很好的光学特性,可以作为高折射率材料很好地应用于光学薄膜中。     

脉冲溅射V2O5薄膜结构和性能研究

V2O5薄膜具有很好的离子注入/退出可逆性,是最有潜力的锂离子储存层的候选材料之一,它的电学特性与制备方法、化学计量比、结构和取向等有直接关系,仔细控制工艺参量是制备出在锂电池上应用的V2O5薄膜关键。研究中采用脉冲磁控反应溅射方法,通过精确地控制氧分压、基底温度等关键工艺参量,在石英玻璃和硅片上制备V2O5薄膜。利用X射线衍射和X射线光电子谱,分析了薄膜的成分、相结构、结晶和价态情况,用原子力显微镜表征了薄膜的微观结构,用分光光度计测量从200—2500nm波段V2O5薄膜纯度高、相结构单一、结晶度好。高低温电阻变化2个量级,薄膜的光学能隙为2.46eV。     

Cu掺杂Ga2O3薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射和N2气氛退火处理制备了多晶Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪对Ga2O3薄膜和Cu掺杂Ga2O3薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明,Cu掺杂后Ga2O3薄膜的结晶质量变差,透过率明显降低,吸收率增加,光学带隙减小.本征Ga2O3薄膜在紫外、蓝光和绿光出现了发光带,Cu掺杂后紫外和蓝光发射增强,且在475nm处出现了一个新的发光峰.     

ZnO薄膜的光学性质研究

采用直流反应磁控溅射方法在玻璃基底上成功地淀积ｃ轴取向性好的ＺｎＯ薄膜。经过优化计算，获得并分析了不同氧分压下制备的ＺｎＯ薄膜的折射率ｎ和消光系数ｋ的数值；同时得到了吸收光学带隙Ｅｏｐｔ，用能带模型解释了Ｅｏｐｔ的变化规律。     

Ag:ZnO/SiO2 复合薄膜的制备与光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备Ag掺杂于ZnO层的Ag:ZnO/SiO2(AZSO)复合薄膜,采用XRD、SEM、UV-Vis和PL谱等手段对样品的晶体结构、微观形貌、透过率、吸收率及光致发光性能等进行表征,并观察了掺Ag量对复合薄膜光学性能的影响。XRD结果表明:样品经300℃退火处理后出现ZnO及单质Ag衍射峰;由SEM结果可观察到AZSO复合薄膜颗粒分散均匀,表面致密,其断面照片显示了薄膜的双层结构。UV-Vis吸收光谱结果表明:随着复合薄膜中Ag含量的增加,Ag与ZnO之间的电子转移及Ag颗粒的变大促使Ag的特征吸收峰呈现红移和宽化,样品的透过率也随之降低,吸收边向短波长方向移动,禁带宽度减小。PL谱结果表明:由于Ag的掺入减少了ZnO内空穴浓度并对复合薄膜的结构缺陷进行补偿,以及Ag在440nm附近的特征吸收,降低了复合薄膜的发光强度。     

退火温度对旋涂法制备SnO_2薄膜性能的影响

采用旋涂法在玻璃基底上制备SnO_2薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、X射线反射(XRR)、傅氏转换红外线光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计、四探针、开尔文探针系统对薄膜的表面形貌、结构及光学特性、电学特性进行分析,探讨了退火温度对薄膜质量的影响及作用机制。研究发现:随着退火温度升高,薄膜厚度和有机成分杂质减小,薄膜密度递增,但薄膜表面粗糙度有所上升;当退火温度升高至500℃时,薄膜结构由非晶转变为结晶,其主要晶面为氧化锡的(110)、(101)和(211)晶面。旋涂法制备的氧化锡薄膜在可见光区域的平均透光率在90%以上,随着退火温度上升,薄膜在400～800 nm波段的透光率先减小后增大,薄膜的带隙宽度分别为3. 840 eV(沉积态薄膜)、3. 792 eV(100℃)、3. 690 eV(300℃)和3. 768eV(500℃);薄膜的电导率也随着退火温度升高而增加,在500℃时电导率高达916 S/m;薄膜的功函数先增大后减小,分别为(4. 61±0. 005) eV(沉积态薄膜)、(4. 64±0. 005) eV(100℃)、(4. 82±0. 025) eV(300℃)、(4. 78±0. 065) eV(500℃)。     

Cu掺杂ZnO薄膜的光学性质

采用射频反应磁控溅射方法,在Si(100)和石英基片上使用双靶溅射的方法制备了Cu掺杂ZnO薄膜。利用X射线衍射、透射光谱和光致发光光谱分析了薄膜的晶体结构及光学性质,并与密度泛函理论计算的结果进行了对比。研究结果显示:Cu掺杂ZnO薄膜均具有高的c轴择优取向,无Cu及其氧化物相关相析出,掺杂对晶格参数的影响较小,与理论计算结果一致。Cu掺杂显著改变了ZnO薄膜在近紫外及可见光波段的吸收特性,其光学带隙随着Cu掺杂量的增加有所减小,带隙宽度的变化趋势与理论结果有着很好的一致性。Cu掺杂显著降低了ZnO薄膜的发光效率,具有明显的发光猝灭作用,但并不影响光致发光的发光峰位。说明Cu掺杂导致的吸收特性的改变可能与杂质能级有关,这与能带结构计算发现的Cu-3d电子态位于价带顶附近的禁带中是一致的。