氧离子后处理对氧化铟锡(ITO)薄膜电学和光学性能的影响

采用氧离子束对电子束蒸发制备且退火后的氧化铟锡(ITO)薄膜进行轰击后处理.经XPS检测发现氧元素在薄膜内含量增加,在深度方向上的梯度差下降.表面Sn4+含量增加,即掺杂离子浓度和载流子浓度提高,从而使薄膜方块电阻显著降低.当氧离子继续轰击时,薄膜的方块电阻保持平稳;同时,透过率曲线蓝移,紫外波段(300～400 nm)的平均透过率提高而可见光范围内(400 ～800 nm)的平均透过率略有下降,这种变化缘于薄膜的禁带宽度与折射率的增加.     

不同缓冲层对ZnO薄膜的性能影响

用射频反应磁控溅射法在玻璃基底上分别以SnO2、SiO2和Al2O3为缓冲层制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对薄膜的结构和光学性能进行了表征.XRD和SEM的分析结果表明,在SiO2和Al2O3缓冲层上生长的ZnO薄膜具有较好的c轴择优取向,薄膜表面光滑平整,薄膜的结晶质量得到改善;透射光谱表明所有样品在可见光范围内的平均透过率超过70;;通过对薄膜光致发光谱的分析,认为422 nm左右的紫峰来自于电子从晶粒边界的界面缺陷能级到价带的辐射跃迁;PL谱中蓝光和绿光的发光机制与薄膜中的本征缺陷有关.     

CeO_2缓冲层热处理对Tl-2212薄膜超导特性的影响

本文采用原子力显微镜(AFM)和XRD研究了生长在蓝宝石(11-02)基片上的CeO_2缓冲层在不同的退火温度和退火时间下表面形貌和相结构的变化,以及对Tl-2212薄膜超导特性的影响.AFM和XRD研究表明,CeO_2薄膜在流动氧环境中退火,表面形貌发生显著的变化;CeO_2薄膜在最佳条件下退火后,可获得原子级光滑表面,结晶质量明显提高.实验结果表明,缓冲层的结晶质量和表面粗糙度与Tl-2212薄膜的超导特性密切相关.在经过最佳条件退火后的CeO_2缓冲层上制备了厚度为500 nm无裂纹的Tl-2212超导薄膜,其临界转变温度(T_c)达到107 K,液氮温度下临界电流密度(J_c)为3.9 MA/cm~2(77 K,0 T),微波表面电阻(R_s)约为281 μΩ(77 K,10 GHz).     

水浴温度对CdS薄膜性能的影响

采用化学水浴法,以不同水浴温度在玻璃衬底上沉积CdS薄膜并制备CIGS薄膜太阳能电池,研究了水浴温度对CdS薄膜和CIGS太阳能电池性能的影响.结果表明:水浴温度对CdS薄膜的致密性、沉积速率、透过率和成分比率都有影响.在65-80℃之间制备的CdS薄膜均匀致密且透过率高,可作为CIGS太阳能电池的缓冲层;另外,CdS缓冲层的厚度对CIGS电池的性能影响显著,较薄的CdS缓冲层能够增加CIGS电池在400-500 nm波段对光线的吸收,提高CIGS电池的短路电流.     

缓冲层厚度对MOCVD法生长GaN外延薄膜性能的影响

本文研究了低温GaN(LT-GaN)缓冲层表面形貌,其随厚度的变化规律及对随后生长GaN外延膜各项性能的影响.用场发射扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究LT-GaN缓冲层表面形貌,发现随着厚度的增加,其表面由疏松、粗糙变得致密、平整,六角GaN小晶粒的数量减少,且取向较为一致.用X光双晶衍射(XRD)、AFM和Hall测量研究1μm厚本征GaN外延薄膜的结晶质量、表面粗糙度、背底载流子浓度和迁移率等性能,发现随着LT-GaN缓冲层厚度的增加:XRD的半高宽FWHMs增大,表面粗糙度先减小后又略有增大,背底载流子浓度则随之减少,而迁移率的变化则不明显.通过分析进一步确认LT-GaN缓冲层的最优生长时间.     

两步法溅射中缓冲层厚度对Ge薄膜质量的影响

采用低温缓冲层技术制备Ge薄膜,利用AFM和Raman光谱研究缓冲层厚度对低温Ge缓冲层残余应变弛豫的影响.实验结果显示:随着缓冲层厚度的增加,残余应变弛豫度增大.在30 nm厚的低温Ge缓冲层上生长800nm厚的Ge外延层.Ge薄膜具有良好的结晶性,表面粗糙度RMS为2.06 nm.     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的结构及可见-近红外光谱特性研究

采用化学水浴法,以ZnSO4、柠檬酸钠、NH3·H2O、SC(NH2)2为反应物,在玻璃衬底上制备了ZnS薄膜,采用XRD、SEM、分光光度计、台阶仪等手段研究了水浴温度、沉积时间、pH值等条件对ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能的影响.结果表明,ZnS薄膜经退火后出现明显特征衍射峰,为闪锌矿结构,可见光范围内平均透过率均大于80;.经过工艺优化,在水浴温度为80℃、沉积时间为1h、pH=10条件下沉积的ZnS薄膜表面均匀致密,可见光范围内平均透过率为89.6;,光学带隙为3.82 eV,适合做铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池的缓冲层.     

缓冲层对溶胶凝胶制备ZnO∶ Sn薄膜性能的影响

采用溶胶凝胶旋涂法,在石英衬底上引入缓冲层制备ZnO∶Sn薄膜.利用四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)谱仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等测试手段对薄膜的微观结构和光电性能进行表征.结果表明:所制样品均呈现六角纤锌矿晶体结构并沿C轴择优生长,薄膜的结晶质量和光电性能达到改善,适当厚度的缓冲层可以有效缓解薄膜和衬底间的晶格失配.随着缓冲层厚度的增加,薄膜的电导率以及在可见光范围的透过率先增大后减小.制备两层缓冲层薄膜性能最优,电阻率达到9.5×10-3 Ω·cm,可见光波段的平均透过率为91;.     

薄膜厚度对ZnO:Y薄膜结构及光电特性影响

室温下采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出了具有良好附着性、低电阻率和高透过率的新型ZnO∶Y(ZnO掺杂Y2O3,简称ZnO∶Y)透明导电薄膜。研究了薄膜厚度对ZnO∶Y薄膜结构、光电特性的影响。结果表明:不同厚度的ZnO∶Y薄膜均为多晶薄膜,具有ZnO六角纤锌矿结构,最佳取向为(002)方向。随薄膜厚度增加,其电阻率减小,当薄膜厚度增至800 nm时,其电阻率为8.36×10-4Ω.cm,迁移率为15.3 cm2.V-1.s-1,载流子浓度为4.88×1020cm-3。不同厚度的薄膜在可见光范围内平均透过率均为90%以上,当薄膜厚度从200 nm增加到800 nm时,薄膜禁带宽度从3.68 eV减小到3.61 eV。     

溅射气压对硼掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了ZnO∶B薄膜,利用霍尔测试仪和紫外-可见光-近红外分光光度计及逐点无约束最优化法,研究了溅射气压(0.1 ～3 Pa)对ZnO薄膜的光学和电学特性的影响.结果表明:ZnO∶B薄膜在可见光区域内的平均透光率高于80;,近红外波段的透过率及薄膜的电阻率与溅射气压成正比;折射率n随溅射气压降低呈下降趋势,其值介于1.92 ～2.09之间;在较低的溅射气压下(PAr=0.1 Pa)获得的薄膜电阻率最小(3.7×10-3Ω·cm),且对应着小的光学带隙(Eg=3.463 eV).     

工作气压对磁控溅射ITO薄膜性能的影响

工作气压在ITO薄膜的制备过程中是一个重要的工艺参数,直接决定着薄膜的性能.本文利用射频磁控溅射方法,采用氧化铟锡陶瓷靶材,在衬底温度为175℃,工作气压范围为0.45～1.0 Pa条件下,制备了氧化铟锡透明导电薄膜.研究了工作气压对其微观结构、表面形貌和光电特性的影响.在衬底温度为175℃、纯氩气中制备的氧化铟锡薄膜电阻率为3.04 ×10-4 Ω·cm、可见光波段(400～800 nm)透过率为91.9;,适合用作异质结太阳电池的前电极和减反射膜.     

Dielectric Properties of Tin Oxide Thin Film Capacitors

Thin films of several thicknesses in the form of MIM structures are prepared from the powders of tin oxide (SnO₂) by thermal evaporation technique in a vacuum of 10⁻⁵ Torr. The dielectric properties of tin oxide film capacitors have been studied with temperatures varying from 77 to 400 K and also with frequency. At 77 K the values of capacitance and loss tangent are small for these films. With increasing temperature the values of capacitance and loss tangent increase. The capacitance-temperature plots show peak values of capacitance at 345 K for 1 kHz, 350 K for 2 kHz, 360 K for 5 kHz and 368 K for 10 kHz. These peak values of capacitance can be eliminated by repeated heating and cooling of the structures. The activation energy for the migration of charge carriers is calculated for tin oxide films and is found to be 0.13 eV. The results obtained on the dielectric properties of tin oxide thin films are presented and discussed.     

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.     

衬底温度对SnS薄膜性能的影响

采用真空蒸发法在玻璃衬底上沉积硫化亚锡(SnS)薄膜,并对不同衬底温度沉积的薄膜性能进行了探讨.对薄膜的结构、表面形貌、成份、电学特性和光学特性进行了表征.实验发现,最佳的衬底温度为150℃;制备的SnS薄膜为多晶的斜方晶系,晶粒大小约为0.5 μm,Sn和S元素的化学计量比接近1,导电类型为P型,暗电导率、光电导率分别为 0.01 Ω-1·cm-1 和 0.08Ω-1·cm-1,禁带宽度为1.402 eV.     

氧气流量对射频磁控溅射制备Cu2O薄膜性能的影响

通过磁控溅射方法在玻璃衬底上制备Cu2O薄膜,采用X射线衍射(XRD)、分光光度计、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等研究了氧气流量对Cu2O薄膜性能的影响.结果表明:氧气流量为4.2 sccm时,薄膜为单相的Cu2O,具有较高的结晶质量和可见光透过率,光学带隙为2.29 eV,薄膜的导电类型是p型且空穴浓度为2×1016 cm-3.通过XPS能谱分析Cu 2p3/2和O 1s结合能,确定了薄膜中Cu以+1价存在.     

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.     

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.     

低成本氧化铟锡基底的制备及其SERS活性

本文采用脉冲激光沉积和真空退火的方法在铝箔上制备氧化铟锡(indium tin oxide, ITO)表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)活性基底,并研究了ITO基底的SERS特性。沉积了700、1 000、1 300、1 600、2 000五组脉冲数的基底,测量结果显示薄膜厚度与脉冲数接近线性关系,当ITO薄膜厚度为60.80 nm(脉冲数为1 300)时,拉曼信号的增强程度达到最大值,其拉曼强度是Au基底的2~3倍。研究表明,真空退火能够显著提升ITO基底的拉曼增强效果,不同厚度的ITO薄膜基底均具有明显的SERS增强效果,可以通过控制薄膜厚度对ITO基底进行SERS调控。这些研究结果可为后续ITO材料SERS研究及应用提供参考依据。     

退火温度对Co掺杂CeO2稀磁氧化物薄膜的结构和铁磁性能的影响

采用溶胶-凝胶法,在Si(100)和石英玻璃衬底上制备了3;Co掺杂CeO2稀磁氧化物薄膜,研究了不同退火温度(500 ℃, 600 ℃和700 ℃)对薄膜结构和铁磁性能的影响.XRD 和拉曼光谱结果表明,随着退火温度的升高,薄膜晶化度明显提高.不同退火温度下的3;Co掺杂CeO2薄膜为多晶薄膜,且未破坏CeO2原有的结构.随着退火温度的升高, 晶粒尺寸逐渐增大.另外,3;Co掺杂CeO2薄膜在可见光范围内都有很好的透射率,其室温下的光学带隙Eg随退火温度增加而减小.超导量子干涉磁强计(SQUID)测量表明所有样品都表现出室温铁磁性,随着退火温度的升高,饱和磁化强度和矫顽力增大,700 ℃退火的薄膜具有最大的饱和磁化强度和最大的矫顽力.不同退火温度导致样品的磁性有了明显的变化,这源于磁性产生的不同机理.可见薄膜的结构最终影响了其铁磁性能.