非晶Ni88P12合金薄膜的表面形貌特征与晶化行为的研究

采用化学镀的方法在363K和p型Si（100）衬底上制得非晶Ni₈₈P₁₂合金薄膜．利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描隧道显微镜和原子力显微镜对非晶合金薄膜及其经处理后形成的氧化态、还原态和晶态的结构、组分和表面的形貌特征作了研究，并对它的晶化行为作了初步探讨．结果表明，非晶合金薄膜是由纳米级微粒聚集成微米级颗粒组成；在低于晶化温度条件下经氧化和还原处理后的薄膜表面晶化；在晶化过程中，合金薄膜的非晶纳米微粒转变为微晶后长大成晶粒，其表面结构光滑平坦，几何边界 关键词：     

相变区硅薄膜拉曼和红外光谱分析

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了一系列不同氢稀释率下的硅薄膜,采用拉曼散射光谱和傅里叶红外光谱技术研究了非晶/微晶相变区硅薄膜的微观结构变化,将次晶结构(paracrystalline structure)引入到非晶/微晶相变区硅薄膜结构中,提出了次晶粒体积分数(f_p),用来表征硅薄膜中程有序程度。结果表明,氢稀释率的提高导致硅薄膜经历了从非晶硅到微晶硅的相变过程,在相变区靠近非晶相的一侧,硅薄膜表现出氢含量高、结构致密和中程有序度高等特性,氢在薄膜的生长中主要起到表面钝化作用。在相变区靠近微晶相的一侧,硅薄膜具有氢含量低、晶化率高和界面体积分数小等特性,揭示了氢的刻蚀作用主控了薄膜生长过程。采用扫描电子显微镜对样品薄膜的表面形貌进行分析,验证了拉曼散射光谱和傅里叶红外光谱的分析结果。非晶/微晶相变区尤其是相变区边缘硅薄膜结构特性优良,在太阳能电池应用中适合用作硅基薄膜电池本征层。     

非晶硅薄膜的激光晶化及深度剖析喇曼光谱研究

利用共焦显微喇曼光谱仪，对采用PECVD方法制备的非晶硅薄膜进行了退火晶化。晶化后薄膜的喇曼光谱表明。薄膜由非晶硅结构转变为微晶硅结构，同时根据微晶硅结构的喇曼光谱的晶化峰位的移动。可以计算出晶化后微晶硅晶粒尺寸为5nm左右。在对晶化后的薄膜进行深度剖析喇曼光谱研究中，对光谱进行分峰拟合，根据晶化峰的积分强度和非晶峰的积分强度的深度剖析曲线。可以看出晶化程度最高的部分位于薄膜中央，也就是在薄膜上层和接近衬底底部材料结构仍是非晶硅结构。而位于薄膜中间的材料结构转变为微晶硅结构。     

在半导体-金属相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动

在可见光—近红外波段的不同波长下,测量了半导体-金属相变过程中氧化钒薄膜样品的反射率和透射率.在薄膜相变过程中,不同波段的反射率曲线和透射率曲线表现出不同的变化趋势.利用非相干光在薄膜中的多级反射-透射模型,计算了相变过程中不同波长下氧化钒薄膜的折射率n和消光系数k随温度的变化.结果表明,在相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动,其原因既有薄膜的折射率和消光系数随波长的变化趋势不同,也有在吸收性薄膜中存在探测光多次反射和透射的累加效应.     

磁控溅射法沉积SiN_x非晶薄膜的生长机制及结构分析

利用磁控溅射技术在单晶Si衬底上沉积了Six非晶薄膜.样品的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)显示,SNx非晶薄膜在812～892 cm-1范围内存在一个较强的吸收谱带.该吸收谱带对应于Si-N-Si键的伸缩振动吸收(stretching vibration mode),其吸收峰峰位随着溅射功率的增大明显红移;但退火后,该吸收峰又逐渐蓝移.结合中心力模型和自由结合模型,分析了磁控溅射过程中Six非晶薄膜的生长机制和内部结构.研究认为,随着溅射功率的提高,薄膜中先后形成Si-N4四面体,Si-N-Si3,Si-N2-S2及Si-N3-Si等结构,这几种结构分别对应着Si-N-Si键的不同模式的振动吸收.随着退火温度的升高,分子热运动逐渐加剧,非晶SiNx薄膜发生相分离,生成Si3N4和Si纳米晶颗粒,因此,S-N-Si键的吸收峰逐渐向Si3N4的特征振动吸收峰位870 cm-1靠近.     

采用椭偏法结合分光光度法研究极薄银的光学常数

极薄银在滤光片、高反射镜等中有广泛的应用,其光学常数严重影响着膜系的特性。在室温条件下,采用电阻热蒸发技术分别在硅和玻璃基底上沉积5.3 nm~26 nm不同厚度的极薄银薄膜,用TalySurfCCI非接触式轮廓仪测量了薄膜的厚度,研究了不同厚度银薄膜的光学常数n和k。镀制厚度5.3 nm、7.9 nm、14.1 nm、26.0 nm的银薄膜,结果显示极薄银的光学常数与块状银光学常数不同,当膜厚小于14.1 nm时,折射率n在380 nm~600 nm随波长增加而增加,在600 nm~1 600 nm随波长增加缓慢减小至趋于稳定值2.6;消光系数k在380 nm~500 nm随着波长增加而增加,在500 nm~1 600 nm随波长增加而缓慢减小至趋于0不变;当膜厚大于14.1 nm时,折射率随波长增加而增加,消光系数随波长近似呈线性增加。整体上,膜厚增加时折射率减小且趋于块状银的折射率,k随厚度增加而增加并最终趋于块状膜。用此拟合的光学常数代入TFc膜系设计软件计算其透射率,发现与分光光度计测得的透射率吻合较好。     

SiO2和HfO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜（K9基片）和单层HfO2薄膜（K9基片）的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300-800nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明：SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

Au/Bi共掺二氧化硅薄膜的制备及近红外光谱调控

根据X射线光电子能谱分析和选择性光致发光谱测试结果,探讨了Bi离子掺杂非晶二氧化硅薄膜的近红外发光来源。我们认为非晶二氧化硅薄膜中Bi离子的近红外发光来源于低价态Bi~+离子从轨道~3P_1层到~3P_0层的辐射复合跃迁和Bi~0从轨道~2D_(3/2)层到~4S_(3/2)层的辐射复合跃迁。此外,本文利用限制性晶化原理,通过在掺Bi二氧化硅薄膜中引入Au离子,实现了Bi离子相关的近红外发光峰位可调,荧光强度增大了300%。高分辨透射电子显微镜截面图片证实了非晶二氧化硅薄膜厚度约为90 nm以及不同尺寸、数密度Au量子点的形成。变温光致发光谱测试结果表明,部分Au离子可有效降低Bi离子掺杂非晶二氧化硅薄膜中羟基集团等非辐射复合中心密度。Bi离子掺杂非晶二氧化硅薄膜近红外发光来源的探讨以及通过Au量子点调控Bi离子近红外发光性质的讨论将有助于未来掺Bi发光材料的相关研究。     

用SiCl4-H2低温沉积多晶硅薄膜微结构的Raman分析

用拉曼散射谱研究以SiCl4 H2 为气源 ,用射频辉光放电等离子体增强化学气相沉积技术 ,在 2 0 0℃低温下沉积多晶硅薄膜的微结构特征 .结果表明 ,薄膜表层包含有大量微晶相的纳米硅晶粒和非晶相的硅聚合物 ,随射频功率增加 ,晶相结构的成分增大 .另一方面 ,深度拉曼谱分布的研究也显示薄膜的晶化度和晶粒尺度随纵向深度的增加逐渐增大 .因此可以认为 ,在多晶硅薄膜生长的最初阶段 ,空间反应过程对低温晶化起重要作用 .     

（Ti,Al）N薄膜光学性能的研究

研究了（Ｔｉ，Ａｌ）薄膜的光学特性，对其反射和透射光谱作了仔细分析。运用Ｈａｄｌｅｙ方程，算出一定成分（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜的折射率ｎ，消光系数ｋ随波长的变化关系。又根据透射曲线，计算出了（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ膜的光隙能。     

Y2O3稳定ZrO2薄膜的结构和光学特性

用电子束蒸发法制备出四种不同Y2O3含量的Y2O3稳定ZrO2（YSZ）薄膜,用X射线衍射和透射光谱测定薄膜的结构和光学性能.结果表明：随着Y2O3含量的增加,ZrO2薄膜从单斜相向高温相（四方相和立方相）转变,获得了结构稳定的YSZ薄膜;YSZ薄膜的晶粒尺寸都比ZrO2薄膜的大,但随着Y2O3加入量的增加,晶粒尺寸有减小的趋势,薄膜表面也趋向光滑平整.所有YSZ薄膜的透射谱线都与ZrO2薄膜相似,在可见光和红外光区都有较高的透过率.Y2O3的加入还可以改变薄膜的折射率,在一定范围内可得到所需的任意折射率.     

利用等离子体辅助脉冲磁控溅射实现 多晶硅薄膜的低温沉积

本文报道了利用电感耦合等离子体辅助中频直流脉冲磁控溅射在温度300 ℃ 以下沉积氢化多晶硅薄膜的制备方法. 利用拉曼散射、X射线衍射、透射电子衍射和傅里叶红外光谱对多晶硅薄膜进行了表征. 详细研究了氢气在沉积过程中所起的作用, 并结合Langmuir探针和发射光谱等等离子体诊断方法, 对辅助等离子体源在多晶硅薄膜制备过程中所起到的作用进行了讨论.     

溶胶-凝胶法制备高折射率TiO2薄膜

 采用溶胶- 凝胶法制备了TiO₂纳米晶溶胶,并以旋涂法（spin-coating）镀制了高折射率光学薄膜。借助光散射技术和透射电镜研究了溶胶的微结构。采用原子力显微镜、场发射扫描电镜、紫外-可见-近红外光谱仪、椭偏仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统的表征。结果显示:纳米晶薄膜的折射率达到了1.9,而传统的溶胶-凝胶薄膜折射率只有1.6;同时纳米晶薄膜的抗激光损伤阈值与传统的溶胶-凝胶薄膜相差不大,在1 064 nm处分别为16.3 J/cm²(3 ns脉冲) 和16.6 J/cm²(3 ns脉冲);纳米晶溶胶薄膜可以在保持较高抗激光损伤阈值情况下,大幅度提高薄膜折射率。     

Dark current suppression of amorphous selenium based photosensors by the ZnO hole blocking layer

To study the influence of defects in the hole blocking layer (HBL) on the dark current of amorphous selenium (a-Se) based photosensors, we prepared ZnO thin films by reactive sputter deposition (RSD) for the use as the HBL of the photosensors. The ZnO HBL layers prepared with different oxygen flow rates were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy, Raman scattering analysis and photoluminescence, indicating that the density of oxygen vacancies in the ZnO thin films is significantly affected by the oxygen flow rate. The deep level transient spectroscopy measurement reveals two hole trap levels present in the RSD deposited ZnO thin films; one is at 0.94 eV and the other at 0.24 eV above the valence band edge. The electrical performance of the a-Se photosensor is largely influenced by the amount of oxygen vacancies in the ZnO thin film. The a-Se photosensor with the ZnO HBL of the most oxygen vacancies has the lowest dark current and demonstrates the highest breakdown field.     

利用Raman散射光谱研究铜铟镓硒薄膜表面的掺杂调节作用

主要研究了采用溅射后硒化方法制备CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳电池的吸收体材料中的表面层掺杂调节问题。并利用Raman散射谱分析研究了样品表面层特征峰的移用,研究结果表明: CIGS薄膜表面层由富In表面层调节为富CuGa表面层后,Raman特征峰位向高波数移动,表明薄膜表面的Ga含量随之变化,并导致表面能带的相应改变,经计算证实了富CuGa表面层样品较之富In表面层样品具有更高的表面能带,从而改善了以此材料为吸收层的太阳电池器件性能, V_oc提高了74 mV,填充因子上升8％,最终使器件转换效率η相应提高了约2％。提高了V_oc与FF。同时表明Raman散射谱作为一种灵敏的表面表征手段,在研究太阳电池吸收层表面状态时十分有力。     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数|通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率|利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.     

钼掺杂氧化锌薄膜的结构、光学和表面等离子体特性研究

室温下,通过直流磁控反应溅射在石英衬底上制备一系列钼掺杂氧化锌薄膜。分别采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、分光光度计及拉曼光谱仪研究了钼掺杂浓度对氧化锌薄膜结构、表面形貌、光学性能和表面等离子体特性的影响。XRD测试结果表明,零掺杂氧化锌薄膜结晶良好,呈c轴择优取向,掺杂后薄膜缺陷增多,结晶质量下降,当掺杂浓度达到3.93 Wt%时,薄膜由c轴择优取向的晶态转变为非晶态。AFM测试结果表明非晶态掺钼氧化锌薄膜表面光滑,粗糙度最低可达489 pm。透射光谱表明所有薄膜样品在可见光范围(400～760 nm)平均透过率均达到80%,禁带宽度随着掺杂浓度的提高从3.28 eV单调增加至3.60 eV。吸收光谱表明氧化锌薄膜表面等离子体共振吸收峰随钼掺杂量的增大发生蓝移,而拉曼光谱表明Mo重掺杂时ZnO薄膜表面拉曼散射信号强度显著降低。通过Mo掺杂获得非晶态氧化锌薄膜,拓宽了氧化锌薄膜材料的应用领域,同时研究了Mo掺杂浓度对氧化锌薄膜表面等离子体的调控作用,这对制备氧化锌基光子器件具有重要参考价值。     

Modulating microstructure and optical properties of hydrogenated nanocrystalline silicon photovoltaic materials prepared under hydrogen diluted silane PECVD by various DC bias

Hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) thin films were fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition under the various negative substrate bias voltages with hydrogen as a diluent of silane. The microstructure and optical properties of nc-Si:H thin films were studied by Raman scattering spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy, and optical transmission spectroscopy. Raman spectra and XRD pattern reveal that applying negative bias voltages at the moderate level favors the enhancement of crystalline volume fraction, increase of crystallite sizes and decrease of residual stress. We also demonstrated that the negative direct current bias can be used to modulate the volume fraction of voids, refractive index, absorption coefficient, compactness and ordered degree of nc-Si:H films. It is found that the film deposited at −80 V shows not only high crystallinity, size of crystallite, and static index n₀ but also low residual stress and volume fraction of voids. Furthermore, the microstructural evolution mechanism of nc-Si:H thin films prepared at different bias voltages is tentatively explored.     

Structural and optical properties of CuSe2 nanocrystals formed in thin solid Cu–Se film

This paper describes the structural and optical properties of Cu–Se thin films. The surface morphology of thin films was investigated by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). Formation of Cu–Se thin films is concluded to proceed unevenly, in the form of islands which later grew into agglomerates. The structural characterization of Cu–Se thin film was investigated using X-ray diffraction pattern (XRD). The presence of two-phase system is observed. One is the solid solution of Cu in Se and the other is low-pressure modification of CuSe₂. The Raman spectroscopy was used to identify and quantify the individual phases present in the Cu–Se films. Red shift and asymmetry of Raman mode characteristic for CuSe₂ enable us to estimate nanocrystal dimension. In the analysis of the far-infrared reflection spectra, numerical model for calculating the reflectivity coefficient of layered system, which includes film with nanocrystalite inclusions (modeled by Maxwell-Garnett approximation) and substrate, has been applied.     

纳米BST薄膜的制备及其折射率特性.

" 采用射频磁控溅射法在石英衬底上沉积了纳米BST(Ba0:65Sr0:35TiO3)薄膜．为了制备优质的BST薄膜,借助X射线衍射仪、场发射扫描电镜和原子力显微镜研究了BST薄膜的晶化行为和显微结构．结果显示在衬底温度600 ℃下制备的BST薄膜经700 ℃退火处理后,具有较强的特征衍射峰和极好的晶化．同时还研究了纳米BST薄膜的制备参数和特性,BST薄膜的折射率是由测量的透射谱中获得的．实验结果表明：纳米BST薄膜的沉积参数对其折射率特性的影响是不尽相同的．折射率随着衬底温度的上升而增加;在较低的溅射