电化学方法制备ZnO纳米颗粒掺杂类金刚石薄膜及其场发射性能研究

采用液相电化学沉积技术制备了ZnO纳米颗粒掺杂的类金刚石(DLC)薄膜, 研究了ZnO纳米颗粒掺杂对DLC薄膜场发射性能的影响. 利用X射线光电子能谱、透射电子显微镜、Raman光谱以及原子力显微镜分别对薄膜的化学组成、 微观结构和表面形貌进行了表征. 结果表明: 薄膜中的ZnO纳米颗粒具有纤锌矿结构, 其含量随着电解液中Zn源的增加而增加. ZnO纳米颗粒掺杂增强了DLC薄膜的石墨化和表面粗糙度. 场发射测试表明, ZnO纳米颗粒掺杂能提高DLC薄膜的场发射性能, 其中Zn与Zn+C的原子比为10.3%的样品在外加电场强度为20.7 V/μm时电流密度达到了1 mA/cm². 薄膜场发射性能的提高归因于ZnO掺杂引起的表面粗糙度和DLC薄膜石墨化程度的增加.     

水浴法制备ZnO纳米棒及其场发射性能

用硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)与六亚甲基四胺(C6H12N4)以等浓度配制成反应溶液,通过水浴法制备出了形貌可控的棒状ZnO纳米结构,讨论了不同反应浓度及衬底对ZnO表面形貌的影响.样品的XRD和扫描电子显微镜分析结果表明,所得产物均为六方纤锌矿结构,在有晶种层的衬底上制备出的ZnO纳米棒沿(001)方向并垂直于衬底表面生长.随着反应浓度的增加,ZnO纳米棒的直径增大,长径比减小.样品的场发射性能测试表明,反应溶液浓度为0.005 mol/L,以铜膜为晶种层的硅衬底上制备出的场发射阴极具有较好的场发射性能.     

硅基籽晶上化学气相沉积金刚石薄膜及其场发射特性

通过控制电泳沉积(EPD)时间,在硅基片上沉积不同密度的金刚石籽晶。再用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备,在硅基籽晶上合成多晶金刚石薄膜。薄膜中通常含有非金刚石相碳成分。用扫描电子显微镜(SEM)和Raman光谱对样品的表面形貌和成分进行了表征,测量了样品的场发射特性。比较并分析了样品的表面形貌和非金刚石成分上的差异对金刚石薄膜场发射特性的影响。     

Si(001)基片上反应射频磁控溅射ZnO薄膜的两步生长方法

利用反应射频磁控溅射技术，采用两步生长方法制备了ZnO薄膜，探讨了基片刻蚀时间和低温过渡层沉积时间对ZnO薄膜生长行为的影响.研究结果表明，低温ZnO过渡层的沉积时间所导致的薄膜表面形貌的变化与过渡层在Si(001)表面的覆盖度有关.当低温过渡层尚未完全覆盖基片表面时，ZnO薄膜的表面岛尺度较小、表面粗糙度较大，薄膜应力较大；当低温过渡层完全覆盖Si(001)基片后，ZnO薄膜的表面岛尺度较大、表面粗糙度较小，薄膜应力较小.基片刻蚀时间对薄膜表面形貌的影响与低温过渡层的成核密度有关.随着刻蚀时间的增加，ZnO薄膜的表面粗糙度逐渐下降，表面形貌自仿射结构的关联长度逐渐减小. 关键词： ZnO薄膜 反应射频磁控溅射 两步生长 形貌分析     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的发光特性

利用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有（002）择优取向的氧化锌薄膜，用波长为300nm的光激发，观察到在446nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子到价带上的跃迁。并讨论了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响，且给出了解释。     

磁控溅射制备ZnO薄膜及其声表面波特性

通过射频磁控溅射技术在GaAs，Au/GaAs，Si和玻璃基片上成功制备了ZnO多晶薄膜，利用X射线衍射对ZnO薄膜的取向、结晶性进行了表征，结果表明ZnO薄膜呈完全c轴取向，Au缓冲层可以有效地改善ZnO薄膜的晶体质量，X射线摇摆曲线结果表明ZnO(002)衍射峰的半高宽仅为2.41°，同时发现Au缓冲层的结晶质量对ZnO薄膜的c轴取向度有很大影响，通过扫描电子显微镜对ZnO/GaAs和ZnO/Au/GaAs薄膜的表面形貌进行了观测，利用网络分析仪对IDT/ZnO/GaAs薄膜的声表面波特性进行了测量. 关键词： ZnO薄膜 X射线衍射 声表面波     

气相输运法制备ZnO薄膜

运用气相输运技术在不同的衬底上制备ZnO薄膜,同时对这些ZnO薄膜的表面形貌、晶体结构和光学特性进行表征。在扫描电子显微镜图像上可以看到,相比没有镀金的Si衬底,ZnO纳米颗粒在镀金的Si衬底上的生长尺寸较大。X射线衍射测试结果表明,在Si(111)和Si(100)衬底上生长的ZnO薄膜显示出不同的六角纤锌矿结构的衍射峰,但没有出现立方闪锌矿ZnO结构的衍射峰。在镀金的Si衬底上,ZnO薄膜生长取向主要为c轴方向。此外,所有ZnO样品的光致发光谱上均只出现一个狭窄且强的紫外峰,约在389 nm(3.19 eV)波长处。     

射频磁控溅射法制备高质量ZnO薄膜的激光特性研究

用射频磁控溅射方法在SiO2衬底上制备ZnO薄膜。在室温下观测到了A、B激子吸收以及在19K下发现的A、B、C激子的反射表明所制备的ZnO薄膜具有很好的纤锌矿结构。我们获得了来自于电子空穴等离子体的受激发射。进一步研究我们发现由大量窄峰所组成的激光发射，窄峰的间距都为0.5nm左右。根据理论计算，产生激光发射的自成腔的长度为31.5 μm。我们认为ZnO薄膜中产生激光发射的自成腔的形成与其六角型结构有重要关系。     

改进的SILAR法制备ZnO薄膜及其表征

采用一种改进的液相成膜技术——连续离子层吸附与反应(SILAR)法, 用锌氨络离子\[Zn(NH3)4\]2+ 溶液作为独立的前驱体溶液, 以载玻片为衬底, 在(125±5) ℃的温度下沉积出致密、 透明的ZnO薄膜。 分别用冷场发射型扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜样品的表面形貌和结晶状态, 用紫外可见分光光度计(UV-Vis spectroscopy)研究了薄膜样品的发光性能。 结果表明: 获得样品为六角纤锌矿结构的多晶薄膜材料沿\[002\]方向择优生长; 样品表面均匀、 致密, 厚度约为550 nm;在可见光波段具有高的透射率(＞80％)。 A modified solution method,successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR),was applied to prepare transparent zinc oxide(ZnO) film on glass substrate at (125±5) ℃ in mixed ion precursor solution. The surface morphology and crystallizations of films were analyzed by field emission scanning microscopy(FESEM) and X ray diffraction(XRD), respectively. The optical properties of the films were studied by ultraviolet visible(UV Vis)spectroscopy. The results show that the obtained samples are polycrystalline films of hexagonal wurtzite structure,with the preference of [002\] orientation. The as deposited films exhibit uniform and compact surface morphology, with the film thickness of 550 nm, and have high transmittance in the visible band(＞80％).     

ZnO薄膜的制备和发光特性的研究

用射频磁控溅射的方法在石英衬底上沉积了氧化锌薄膜，在室温下测量了样品的XRD曲线、吸收光谱以及光致发光光谱。探讨了气氛中氧气与氩气比对制备薄膜的影响，从XRD谱中可以看出，样品具有较好的结晶状态。另外，样品在紫外有较强的吸收，而其光致发光也是较强的紫外发射，这表明带间跃迁占了主导地位，以上结果说明：用溅射方法制备的ZnO薄膜结晶质量较好，富锌状态有所改善。     

ZnO薄膜受激发射特性的研究

氧化锌薄膜因其大的激子结合能和强的光发射、激光阈值低和能在高温下工作等优点而成为制备短波长激光、发光二极管等光电子器件的有希望材料。采用激光分子束外延 (L MBE)方法制备了ZnO薄膜。在室温下 ,测量了样品的吸收光谱 ,以及不同光泵浦强度下的发射光谱。从光谱图中可以看出该材料有很好的质量。研究了ZnO薄膜的受激发射特性及机理 ;测量了发射光强与泵浦光强之间的关系 ;比较了较高激发密度下的受激发射、自发发射和激光脉冲的时间特性 ,这些都证实了该发射是受激发射。     

两步溶液法制备亚微米ZnO棒阵列及其退火后的发光

通过改变溶液浓度、酸碱度等生长条件,用两步化学溶液沉积法在玻璃衬底上制备出有序排列的亚微米级ZnO棒阵列,棒的截面呈正六边形,直径约为200~500nm。测量了样品的XRD谱和扫描电镜像,证明这些样品都是六方纤锌矿结构的ZnO单晶,且以[002]方向择优生长。将样品退火前后的PL光谱进行比较分析,发现退火后样品的发射光谱中紫外峰消失而长波段的红色发光峰红移并且增强(峰位由630nm左右移到720nm),而其激发光谱中的室温激子激发峰也增强。当退火时间增加到6h后,出现了由430nm的蓝峰和505nm绿峰组成的宽谱带蓝绿色发射。并对发光机理进行了讨论。     

白碳纳米晶薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积方法,以甲烷、氢混合气体为反应气体,具有钛镀层的玻璃作为衬底,制备了具有sp¹杂化结构的白碳纳米晶薄膜。利用X射线衍射、俄歇电子能谱,以及扫描电子显微镜对薄膜结构进行了表征。以白碳纳米晶薄膜为阴极,以镀有ITO透明导电薄膜玻璃为阳极,采用二极管结构,测试了白碳纳米晶薄膜的场致电子发射特性。开启电场为2.5 V/μm,在电场为5 V/μm时的电流密度为200μA/cm²。对白碳纳米晶薄膜生长机理,以及其场致电子发射机制进行了讨论。     

磁约束电感耦合等离子体增强溅射沉积Co掺杂ZnO薄膜及其光学特性

采用磁约束电感耦合等离子体增强溅射法(ICP-PVD)在Si(100)和石英玻璃衬底上沉积了Zn_0.95Co_0.05O薄膜。XRD谱显示薄膜具有较强的(002)衍射峰,表明Zn_0.95Co_0.05O薄膜为c轴择优取向生长;透过光谱显示Zn_0.95Co_0.05O薄膜具有良好的透过性,其在可见光和红外波段的平均透过率大于80%,吸收光谱表明Co²⁺取代了Zn²⁺处于四配位晶体场中;喇曼光谱证明Zn_0.95Co_0.05O薄膜具有良好的六方纤锌矿结构;室温PL谱测量发现在可见光的蓝光波段和绿光波段存在较宽的发光带,却没有发现本征的近紫外光发射,这是由于Co掺杂后引入较多的缺陷导致的。     

原子层沉积制备氧化锌纳米薄膜的光学性质研究

采用原子层沉积技术(ALD),以二乙基锌和水为前驱体,在衬底温度分别为110和190 ℃的条件下制备了致密的氧化锌纳米薄膜。采用X射线光电子能谱,荧光光谱和椭偏仪等表征手段对薄膜的成分和光学性质进行了研究。结果表明,随着沉积温度的增加,氧化锌薄膜内—OH含量降低,说明氧化锌薄膜生长过程中的化学反应更加完全;另外,沉积温度增加后,薄膜在365 nm处的激子发射峰出现了明显的增强,同时可见光区的荧光发射峰消失,表明薄膜内的缺陷态减少。随着成膜质量的提高,氧化锌薄膜的电子迁移率从25提高至32 cm2·(V·S)-1。椭偏测量的拟合结果表明,在375～800 nm的波长范围内,氧化锌薄膜的折射率逐渐从2.33降至1.9,呈现出明显的色散现象;另外,不同温度下制备的氧化锌薄膜光学带隙均为3.27 eV左右,这说明沉积温度对薄膜的带隙没有明显影响。     

MOCVD法制备Cu掺杂ZnO薄膜

通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备,在c-Al2 03衬底上生长本征和Cu掺杂ZnO( ZnO∶ Cu)薄膜.X射线衍射(XRD)谱观察到未掺杂的ZnO和ZnO∶ Cu样品都呈现出较好的c轴择优取向生长.X射线光电子能谱(XPS)表明Cu已掺入到ZnO薄膜中.利用光致发光(PL)测试对本征ZnO和ZnO∶ C...     

类球状微米金刚石聚晶的场发射

在覆盖金属钛层的陶瓷上,采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶薄膜。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱,X射线衍射,分析了薄膜的结构和表面形貌。测试了类球状微米金刚石聚晶膜的场致电子发射特性。开启电场仅为0.55V/μm,在2.18V/μm的电场下,其场发射电流密度高达11mA/cm2。仔细分析了膜的发射过程,发现类球状微米金刚石聚晶的结构对发射有很大影响,并对其发射机理进行了研究。     

常压化学气相沉积技术生长ZnO:H薄膜的光学性质

采用常压金属有机物化学气相沉积技术(AP-MOCVD),以二乙基锌(DEZn)为Zn源,去离子水(H2O)为氧源,N2作载气,在外延ZnO薄膜的反应气氛中通入少量氢气,在c-Al2O3衬底上生长出了ZnO∶H薄膜。用X射线双晶衍射和光致发光谱对ZnO∶H薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果表明,ZnO∶H薄膜(002)和(102)面的Ω扫描半峰全宽分别为46.1 mrad和81.4 mrad,表明该薄膜具有良好的结晶性能;室温下,ZnO∶H薄膜具有较强的紫外光发射(380 nm),在低温10 K光致发光谱中观测到位于3.3630 eV处与氢相关的中性施主束缚激子峰(I4)及其位于3.331 eV处的双电子卫星峰(TES)。采用退火的方法,通过观测I4峰的强度变化,研究了氢在ZnO∶H薄膜中的热稳定性。发现随着退火温度的升高,I4峰的强度逐渐减弱,表明在高温下退火,氢会从ZnO薄膜中逸出。