基于Si衬底的CdSe薄膜蒸镀工艺研究

采用真空蒸发技术在Si(100)基底上制备了CdSe纳米晶薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、膜厚测试仪、原子力显微镜(AFM)方法对不同蒸发电流下制备的薄膜的结晶情况、表面形貌进行分析表征.结果表明:蒸发电流对CdSe薄膜的结晶性能和表面形貌有显著影响.当蒸发电流为75 A时,CdSe薄膜沿(002)方向的衍射峰相对较强,沿c轴取向择优生长优势明显,薄膜厚度约为160 nm,晶粒尺寸约为40 nm,颗粒均匀;薄膜表面平整光滑,表面粗糙表面粗糙度(5.63 nm)相对较低,薄膜结晶质量较好.     

风沙对玻璃表面TiO2纳米薄膜冲蚀行为研究

采用溶胶-凝胶法,在玻璃表面制备TiO2薄膜,利用气流挟沙喷射法对涂膜玻璃进行冲蚀实验,采用扫描电镜(SEM)研究了TiO2薄膜在风沙环境下的冲蚀磨损特性、冲蚀行为和侵蚀机理.研究结果表明:TiO2薄膜磨损量随着冲蚀速度和沙剂量的增加而增加;其侵蚀机理为:在低角度冲蚀下,薄膜主要受到微切削作用下产生的划痕损伤,而在高角度冲蚀下,主要受到冲蚀挤压变形作用下产生的薄膜破损.同时TiO2薄膜不仅强度高而且脆性强,其在高角度冲蚀下的磨损更为严重..     

Mg掺杂ZnO薄膜的结构和光致发光性能的变化

为深入了解ZnMgO合金薄膜的结构与发光性能的关系,采用ZnO和MgO粉末球磨、冷压成型后再高温烧结的方式制靶,在石英基底上室温射频磁控溅射制备了Mg含量0%～8% (原子数分数) 的ZnMgO薄膜,然后于400 ℃空气退火。采用X射线衍射仪表征薄膜的晶体结构,场发射扫描电子显微镜及附带的X射线能谱仪(EDS)观测薄膜颗粒形貌和化学成分,荧光分光光度计测试光致发光(PL)谱。结果发现:ZnMgO合金膜为纤锌矿hcp结构的固溶体,随Mg含量增加,形貌由近似圆形变为圆形和无规则多边形混合型,原因是(002)晶厚失去主导且长大速率被(101)和(110)超过;PL谱出现一个强的紫光峰(390～393 nm)和一个微弱的近红外峰(758～765 nm);随Mg含量的增加,紫光峰位先蓝移后红移,近红外峰位则发生红移;400 ℃空气退火后,所有峰位红移,强度显著增大。对退火处理前后出现的紫光峰和近红外峰的来源和变化规律进行了机制探讨。     

电沉积法制备CdS薄膜及其性能研究

采用电沉积法制备了CdS薄膜.分别用XRD及SEM分析了薄膜的结构和表面形貌.研究了不同温度和不同沉积电压对薄膜表面硫与镉的化学成分比的影响.最佳的沉积电压为2.5～3V之间.制作了ITO/n-CdS/p-SnS/Ag结构的太阳能电池,在100mW/cm2的光强下其开路电压0.2V,短路电流13.2mA/cm2,填充因子0.31,转换效率0.81;.     

纳米Ge薄膜的制备及光致发光特性研究

采用直流磁控溅射技术在不同生长温度制备了一系列的Ge薄膜.应用拉曼散射、X射线衍射、光致发光等技术表征薄膜的结构.结果表明:Ge薄膜的结晶温度约为380℃,并且随着生长温度的升高,Ge的结晶性变好,晶粒长大;对不同尺寸Ge薄膜的光致发光研究表明:随着纳米Ge晶粒尺寸的减小,光致发光峰的相对强度逐渐增强,且发光峰位发生蓝移.用有效质量近似模型讨论了量子尺寸效应和介电限域效应对纳米Ge颗粒发光特性的影响.     

磁控溅射技术室温生长氢化ZnO∶Ga薄膜及其特性研究

采用直流脉冲磁控溅射方法,在室温下生长氢化Ga掺杂ZnO薄膜(GZO/H),并通过湿法后腐蚀技术获得绒面结构.研究了室温下H2流量对薄膜结构、光电性能及表面形貌的影响.实验表明,氢化GZO(GZO/H)薄膜具有良好的(002)晶面择优取向生长,引入适当流量的H2可以有效提高薄膜的电学特性,GZO/H薄膜具有更低的电阻率以及较高的迁移率和载流子浓度.当通入H2流量为6 sccm时,薄膜电阻率为6.8 ×10-4 Ω·cm,Hall迁移率达34.2 cm2/Ⅴ·s,制备的GZO/H薄膜可见光区域平均透过率优于85;.此外,研究了H2流量对湿法腐蚀后绒面GZO/H薄膜表面形貌的影响,提出了一种薄膜绒面结构形成过程模型.     

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.     

不同退火条件对PEALD制备的Ga2O3薄膜特性的影响

利用等离子增强原子层沉积技术(PEALD)在c面蓝宝石衬底上制备了氧化镓(Ga₂O₃)薄膜,研究了退火气氛(v(N₂)∶v(O₂)=1∶1(体积比)、空气和N₂)及退火时间对Ga₂O₃薄膜晶体结构、表面形貌和光学性质的影响。研究结果表明,退火前的氧化镓处于亚稳态,不同退火气氛下退火后晶体结构发生明显改变,而且退火气氛中N₂比例增加有利于Ga₂O₃重结晶。在N₂气氛下退火达到30 min,薄膜结构已由亚稳态转变成择优取向的β-Ga₂O₃。而且表面形貌分析表明,退火30 min后表面形貌开始趋于稳定,表面晶粒密度不再增加。另外实验样品在 400~800 nm的平均透射率几乎是100%,且光吸收边陡峭。采用N₂气氛退火,对于富氧环境下沉积的Ga₂O₃更利于薄膜表面原子迁移,以及择优取向Ga₂O₃重结晶。     

Effect of Thermal Annealing on Structural Properties,Morphologies and Electrical Properties of TiO2 Thin Films Grown by MOCVD

TiO₂ thin films, were deposited on Si(100) and Si(111) substrates by metalorganic chemical vapor deposition at 500 °C, and have been annealed for 2 min, 30 min and 10 hours at the temperature from 600 °C to 900 °C, in oxygen and air flow, respectively. XRD and atomic force microscopy characterized the structural properties and surface morphologies of the films. As‐deposited films show anatase polycrystalline structure with a surface morphology of regular rectangled grains with distinct boundaries. Rutile phase formed for films annealed above 600 °C, and pure rutile polycrystalline films with (110) orientation can be obtained after annealing under adequate conditions. Rutile annealed films exhibit a surface morphology of equiaxed grains without distinct boundaries. The effects of substrate orientation, annealing time and atmosphere on the structure and surface morphology of films have also been studied. Capacitance‐Voltage measurements have been performed for films deposited on Si(100) before and after annealing. The dielectric properties of TiO₂ films were greatly improved by thermal annealing above 600 °C in oxygen.     

预处理对超纳米金刚石薄膜表面质量的影响

本文研究了金刚石粉手工研磨及超声波震荡两种预处理方法对硅片衬底及超纳米金刚石膜表面粗糙度和形貌的影响,利用表面轮廓仪、X射线衍射分析(XRD)、激光拉曼、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对衬底及超纳米金刚石膜进行表征.结果表明,由于衬底轮廓的遗传特性,手工研磨的硅片上沉积的超纳米金刚石膜表面粗糙度远高于超声震荡的硅片上沉积的超纳米金刚石膜.     

Mg掺杂对ZnO薄膜结构与磁性的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si(100)衬底上制备Zn1-xMgxO薄膜,研究了退火温度和氧压对Zn1-xMgxO薄膜的结构和磁性的影响.结果表明,Mg掺入量影响ZnO结构相变,当x≥0.25时,Zn1-xMgxO薄膜由六角纤锌矿结构变为立方结构,同时磁性增强.随着氧压的增大和后续退火温度的升高,都会使饱和磁化强度(Ms)呈先增大后减小的趋势.分析表明磁性的变化都与样品中的表面缺陷浓度有关.     

MOCVD方法在Ti/Si(111)模板上生长ZnO薄膜的研究

本文采用常压MOCVD方法在Ti/Si（111）模板上生长了氧化锌（ZnO）薄膜,使用二乙基锌为Zn源,去离子水为O源。Si衬底上的Ti薄层采用电子束蒸发台蒸发,然后低温生长缓冲层并在高温下进行重结晶,接着在680％进行ZnO薄膜的生长。采用粉末衍射法、双晶X射线衍射及光致发光技术研究了材料的取向、结晶性能及发光性能。结果表明,本文制备了高度择优取向和良好发光性能的ZnO薄膜。     

热丝法低温制备多晶硅薄膜微结构的研究

采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在普通玻璃衬底上低温沉积多晶硅薄膜。利用XRD、拉曼光谱和原子力显微镜(AFM)研究了灯丝与衬底间距(5~10mm),灯丝温度(1800~1400℃)和衬底温度(320~205℃)对薄膜晶体取向、晶化率、晶粒尺寸以及形貌的影响规律。结果表明,随着热丝与衬底间距增加,多晶硅薄膜的晶化率和晶粒尺寸明显减小;随热丝温度的降低,薄膜的晶化率都出现了大致相同的规律:先不断增大后突然大幅减小。     

Determination of Kinetic Parameters of Bi2Se3 Thin Films by Computation

Bi₂Se₃ thin films are prepared by thermal evaporation method onto well‐cleaned glass substrates. From the XRD analysis, the film is found to be amorphous in nature. Thermal analysis of Bi₂Se₃ sample scraped off from the glass substrate is performed using the technique differential scanning calorimetry (DSC) at different heating rates. Kissinger method is used to analysis these constant heating rate spectra and the activation energy 'E_a′ corresponding to the phase transformation is calculated through the examination of the DSC peak temperature shift induced by variation of the heating rate. An analytical equation with three kinetic parameters (activation energy (E_a), transformation order (n) and the frequency factor (v)) is derived from the Johnson‐Mehl‐Avrami (JMA) theory to describe the constant heating rate DSC spectra. Using the activation energy from Kissinger plot, theoretical constant heating rate DSC traces are generated for arbitrary values of 'v' and 'n' using the analytical equation. Finally, theoretically generated DSC spectra is compared with that of the experimental one and the unknown values 'v' and 'n' are determined.     

溅射压强对低阻高透过率掺钛氧化锌透明导电薄膜的影响

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了高质量的掺钛氧化锌透明导电薄膜(ZnO: Ti).研究了溅射压强对ZnO: Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明,溅射压强对ZnO: Ti 薄膜的结构和电阻率有显著影响.X射线衍射(XRD)表明,ZnO: Ti 薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在溅射压强为5.0 Pa时,实验获得的ZnO: Ti薄膜电阻率最小值为1.084 ×10~(-4) Ω· cm.实验制备的ZnO: Ti 薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过91;.ZnO: Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

LiAlO2衬底上ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备和表征

采用溶胶凝胶法在LiAlO2(302)衬底上制备了ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的结构和形貌进行了表征.XRD结果表明,随着热处理温度的升高(350℃、450℃、550℃、600℃、800℃),所得到的薄膜分别为单相ZnAl2O4(350℃),ZnAl2O4和ZnO的混合相(450℃)以及单相的ZnO(550℃、600℃、800℃),并且ZnO薄膜c轴择优取向的生长趋势随温度升高相应明显.SEM图像显示,随着热处理温度的升高,ZnO薄膜的粒径相应变大.     

射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜的表征和亲水性能

采用射频磁控溅射TiO2陶瓷靶的方法在硅和石英衬底上制备纳米TiO2薄膜,并经950℃退火1h.通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和接触角仪对薄膜相结构、表面形貌、光学性能和亲水性能进行表征.结果表明,与950℃退火1h相比,未退火薄膜是无定形结构并呈现较高的光致亲水性能.退火薄膜是锐钛矿和金红石混合相,其中锐钛矿相质量分数是11.34％.未退火和950℃退火1h的薄膜样品的能隙分别是3.03 eV和3.11 eV.未退火薄膜具有较高的光致亲水性能主要归因于其较低的光学能隙.退火薄膜的热致亲水性能与其相结构、表面清洁度和粗糙度有关.     

掺氮四配位非晶碳薄膜的拉曼光谱和表面形貌

采用磁过滤真空溅射离子沉积技术,用氩气和氮气共溅射石墨靶,在不同氮气分压下,制备了一组不同氮含量的四配位非晶碳薄膜(ta-C:N).用X射线光电子能谱确定ta-C:N薄膜中的氮含量;研究了氮含量对ta-C薄膜的拉曼光谱和表面形貌的影响.结果表明:不含氮的ta-C薄膜的拉曼光谱是中心在1580cm-1、范围从1200cm-1至2000cm-1的类高斯峰,表面均匀光滑;含氮的ta-C:N薄膜,其拉曼光谱分裂为1360 cm-1的D带和1580 cm-1的G带,且D带与G带的最大强度比, 以及薄膜的表面粗糙度随氮含量的增加而增大.最后讨论了氮含量对ta-C薄膜的微结构的影响.     

衬底温度对直流磁控溅射法制备掺锆氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在石英衬底上制备出了高透明导电的掺锆氧化锌(ZnO:Zr)薄膜.研究了衬底温度对ZnO:Zr薄膜结构、形貌及光电性能的影响.XRD表明实验中制备的ZnO:Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向.实验所制备ZnO:Zr薄膜的晶化程度和导电性能对衬底温度有很强的依赖性.当衬底温度为300 ℃时, ZnO:Zr薄膜具有最小电阻率7.58×10-4 Ω·cm,其可见光平均透过率超过了91;.     

机械磨抛对CdZnTe薄膜阻变特性的影响

采用磁控溅射法在ITO玻璃上制备了CdZnTe薄膜,探究机械磨抛对CdZnTe薄膜阻变特性的影响。通过对XRD图谱、Raman光谱、AFM显微照片等实验结果分析阐明了机械磨抛影响CdZnTe薄膜阻变特性的物理机制。研究结果表明,磁控溅射制备的薄膜为闪锌矿结构,F43m空间群。机械磨抛提高了CdZnTe薄膜的结晶质量;CdZnTe薄膜粗糙度(Ra)由磨抛前的3.42 nm下降至磨抛后的1.73 nm;磨抛后CdZnTe薄膜透过率和162 cm^-1处的类CdTe声子峰振动峰增强;CdZnTe薄膜的阻变开关比由磨抛前的1.2增加到磨抛后的4.9。机械磨抛提高CdZnTe薄膜质量及阻变特性的原因可能是CdZnTe薄膜在磨抛过程中发生了再结晶。