MOCVD方法在Ni/Si(111)模板上生长ZnO薄膜

用常压金属有机化学气相外延方法在Ni／Si（111）模板上生长ZnO薄膜，研究了ZnO低温缓冲层的厚度（50h，300h）对薄膜性能的影响。采用原子力显微镜，X射线衍射和光致发光光谱仪对这些样品进行分析。结果表明：缓冲层的厚度对zno外延薄膜的表面形貌、晶体结构及发光性能都有较大影响。在50h～100A低温缓冲层上生长的ZnO外延膜，晶粒尺寸大小均匀，发光和结晶性能良好。     

缓冲层厚度对Ti/Si模板上生长ZnO薄膜的影响

采用常压MOCVD法,以二乙基锌和去离子水为源,在不同厚度的ZnO缓冲层上生长了一组ZnO薄膜.分别采用X射线衍射(XRD)、干涉显微镜和光致发光谱(PL)对样品的结晶性能、表面形貌和发光性能进行分析,结果表明,随着缓冲层的引入,ZnO外延膜的质量得到很大提高,缓冲层的厚度对外延ZnO薄膜的质量有很大的影响,当缓冲层厚度为60 nm时,ZnO薄膜的结晶性能最好,表现出高度的择优取向,(002)面的ω摇摆曲线半峰全宽仅为1.72°,其表面平整,表现出二维生长的趋势,室温光致发光谱中只有与自由激子复合有关的近紫外发光峰,几乎观察不到与缺陷有关的深能级发光.     

离化团簇束法制备c轴取向的ZnO薄膜

为了探索低温可调控ZnO薄膜沉积技术,提出了一种新的ZnO薄膜制备方法,即离化团簇束（ICB）法,并自行设计研制了应用该方法制备ZnO薄膜的专门装置.采用超音速喷嘴获得高速锌原子团簇束,用Hall等离子体源产生氧离子束离化锌原子团簇,获得了较高的离化率.在沉积过程中,可以通过调节衬底偏压、氩氧比、衬底加热温度等参数,来控制成膜的质量;应用这个装置成功地在硅衬底上制备的ZnO薄膜,经XRD和EDS检测,薄膜的c轴取向一致,Zn、O原子百分比接近于1：1,成膜质量好.     

电子束蒸发制备ZnO薄膜及其晶体结构和电学性质

采用电子束蒸发法制备了ZnO薄膜。研究了退火温度及衬底对薄膜的结晶状况以及电学性质的影响．X射线衍射测试结果表明。相同蒸发条件下制备的ZnO薄膜，硅(100)衬底上薄膜晶粒尺寸为73nm。结晶情况明显好于陶瓷和玻璃衬底上的薄膜．退火之后，各种衬底上薄膜的结晶情况相对未退火时都有明显好转；400℃退火时。薄膜逐渐结晶；600℃退火时，ZnO薄膜体现良好的择优生长的趋势，晶粒长大，晶化程度提高，大部分晶粒发生了织构．在400℃退火后。掺入Al2O3的薄膜和未掺杂的ZnO薄膜的电阻率下降了一个多数量级，但掺入MgO的薄膜电阻率变大。这是由于MgO掺杂起到了补偿作用，掺入MgO有可能实现ZnO薄膜的P型掺杂．     

ZnO缓冲层上定向ZnO纳米杆阵列的制备

利用Zn膜热氧化获得的非晶ZnO薄膜作为缓冲层,再采用Zn粉热蒸发工艺合成出定向、致密且直径较细(≈40 nm)的单晶ZnO纳米杆阵列,其阵列密度约为2.3×107mm-2.比较了在厚度不同的Zn膜所形成的ZnO缓冲层上生长的ZnO纳米杆形态,讨论了ZnO缓冲层表面形貌对ZnO纳米杆生长形态的影响.结果表明,随Zn膜厚度的增加,ZnO缓冲层从岛状大颗粒(0.5~1μm)并伴有密集小颗粒(<20 nm)状态变为连续薄膜,所得ZnO纳米杆从沿大颗粒表面无规则发散生长并伴小颗粒上的准定向生长转变成垂直于衬底的大面积定向生长,且纳米杆阵列也随着Zn膜厚度增加而变得定向、致密、和分布均匀.     

PFCVAD系统靶负压对硅基ZnO薄膜结构及应变的影响

采用磁过滤阴极脉冲真空弧沉积(pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition,PFCVAD)系统,以Si(100)单晶片为衬底,在衬底温度300 ℃、氧气压力4.0×10-2 Pa的条件下制备出了c轴择优取向的ZnO薄膜.通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对ZnO薄膜的表征,研究了靶负压对ZnO薄膜结构和应变的影响.研究结果表明,不同靶负压条件下ZnO薄膜的晶粒大小分布在16.7～39.0 nm之间,靶负压对薄膜表面结构影响较小;不同靶负压条件下ZnO薄膜都呈张应力,且张应力随靶负压的增大而增大.     

磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜

采用RF磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了择优取向的ZnO薄膜;通过台阶仪、X射线衍射技术、原子力显微镜和分光光度计分别测量了不同溅射功率条件下淀积的ZnO薄膜厚度(淀积速率)、结晶质量、表面形貌与粗糙度、透光光谱,报道了该薄膜结晶质量、薄膜粗糙度与其在可见光区透光率的关系.     

ZnO梳状亚微米结构的生长及其光学性质

在较低温度（460℃）和无催化剂的条件下,通过热蒸发纯Zn粉在硅衬底上成功地制备出ZnO亚微米梳状结构.采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和室温光致发光光谱（PL）等技术分别研究了制备样品的晶体结构、表面形貌和光学性质.结果表明,具有均一直径和长度的单晶梳齿规则地生长在作为梳干的ZnO纳米片的Zn-（0001）极性面并沿[0001]方向择优生长.逆气流生长的样品的梳齿粗于顺气流生长样品的梳齿,而其波长为500 nm左右的绿色PL发射峰强度明显低于顺气流样品的发射峰强度,揭示出在氧气较充足的逆气流环境下生长的样品中的氧空位缺陷少于顺气流下生长的样品的氧空位缺陷.样品表面的Au纳米颗粒修饰大大增强了制备的梳状结构样品的紫外发射光强度,并明显降低了样品的绿色光致发射峰强度.     

Fe-Co-Ni衬底上准定向ZnO亚微米杆的制备及其光学性质

以Fe-Co-Ni合金为衬底,硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和氨水(NH_2·H_2O)为原料,采用水热法生长出准定向的ZnO亚微米杆阵列.运用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及室温光致发光谱(PL)研究了ZnO样品的结构、形貌和光学性质.在合适温度(85℃)下长出的ZnO亚微米杆直径较均匀,定向性较好,具有良好的紫外发光特性;在较高的生长温度(100℃)下得到的ZnO样品是分叉杆簇团.Ni衬底上的生长实验获得了类似于Fe-Co-Ni衬底上的准定向ZnO亚微米阵列.     

热蒸发法制备纳米结构ZnO及其生长机理

用热蒸发法于700℃在硅衬底上制备了纳米线、多针状、四脚针状结构的ZnO,研究了衬底与热源间的距离对ZnO形貌的影响.用扫描电镜(SEM)表征了ZnO的形貌,当衬底距热源20mm时,ZnO呈现四脚针状且具有很细的尖端,直径为50nm.X射线衍射(XRD),微区Raman图谱表明四脚针状ZnO是高纯的六角纤锌矿结构.另外,对ZnO不同形貌的生长机理进行了初步研究.