退火对ZnO薄膜结构及发光特性的影响

生长在蓝宝石C面上的ZnO薄膜是通过等离子体金属有机物化学汽相淀积方法获得的，由其X光衍射得知，生长过程中分段退火和最后退火在薄膜中分别引入了张应力和压应力。通过对样品光致发光光谱研究表明：分段退火样品在380nm附近出现了单一激子发射峰，而最后退火样品却出现了与应变有关的Γ5和Γ6两激子发射峰，同时在两者的光致发光光谱中与深能级有关的荧光峰都未出现。     

退火对多晶ZnO薄膜结构与发光特性的影响

用射频反应溅射法在Si（111）衬底上制备了C轴取向的多晶ZnO薄膜，通过不同温度的退火处理，研究了退火对多晶ZnO薄膜结构和发光特性的影响.由x射线衍射得知，随退火温度的升高，晶粒逐渐变大，薄膜中压应力由大变小至出现张应力.光致发光测量发现，样品在430nm附近有一光致发光峰, 峰的强度随退火温度升高而减弱，联合样品电阻率随退火温度升高而逐渐变大的测量及能级图，推测出ZnO薄膜中的蓝光发射主要来源于锌填隙原子缺陷能级与价带顶能级间的跃迁. 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应溅射     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射     

退火处理对SnO2薄膜光致发光性质的影响

实验研究表明,SnO2薄膜经过退火处理后其光致发光谱有明显的变化。在氧和氮两种不同气氛中进行热处理,其变化也有差异。这种变化主要是由于SnO2膜中氧空位和自由载流于浓度变化所致。     

退火温度及退火气氛对ZnO薄膜的结构及发光性能的影响

采用脉冲激光沉积技术在Si/蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜,结合快速退火设备研究了不同退火温度(500~900℃)及退火气氛(N2,O2)对薄膜的结构及其发光性能的影响。并优化条件得到具有最小半峰全宽及最大晶粒尺寸的薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明:氮气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为900℃;氧气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为800℃。红外(IR)光谱中,退火后Zn-O特征振动峰红移,说明在退火过程中,原子重新排布后占据较低能量位置;同样的退火温度下,氮气氛下退火的薄膜质量更优。同步辐射光电子能谱(synchrotron-based XPS)分别表征了未退火及N2,O2下900℃退火的ZnO薄膜,分峰拟合结果表明氧气氛下退火产生更多的氧空位。结构表征结合光致发光(PL)谱表明绿光的发光峰与氧空位有关。     

氢化后ZnO发光性质的变化

通过低温光致发光(PL)谱研究氢化对ZnO发光性质的影响。氢通过一个直流等离子体发生装置引入到ZnO晶体。研究发现氢的引入影响了束缚激子的相对发光强度,特别是I4峰(3.363eV)的强度增加和3.366eV峰出现。比较未氢化样品,氢化样品PL谱显示不同的温度依赖。     

退火对ZnO薄膜质量的影响

用金属有机化学气相沉积法（MOCVD）在蓝宝石（0001）衬底上制备了c轴取向的高质量的ZnO薄膜,通过在生长温度下氧气和氮气中退火处理的比较,研究了退火对ZnO薄膜结构和发光特性的影响。通过X射线衍射测量得知,经过氮气和氧气退火都可以使其002峰增强,且在氧退火中表现得尤为明显。光致发光测量发现氮气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰明显增强,而深能级发光峰明显减弱;而氧气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰略有减弱,而深能级峰显著增强。     

退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

 利用对向靶射频磁控溅射系统在Si（100）衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火和超声处理。采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析。结果表明：沉积态ZnO薄膜（002）择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大。随退火温度的升高,颗粒粒径增大,样品的取向性和结晶度都明显变好,应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低。超声处理缓解了薄膜中的张应力,晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时,沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高,出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强,而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化,峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后,发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带。     

退火及超声处理对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

利用对向靶射频磁控溅射系统在Si（100）衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火和超声处理。采用XRD,AFM和光致发光谱对其结构、表面形貌和性能进行了分析。结果表明：沉积态ZnO薄膜（002）择优取向稍差,尺寸较小,表面粗糙度较大。随退火温度的升高,颗粒粒径增大,样品的取向性和结晶度都明显变好,应力状态由压应力转变为张应力,粗糙度降低。超声处理缓解了薄膜中的张应力,晶粒尺寸更趋增大;用波长为280 nm的激发光激发薄膜时,沉积态薄膜无发光峰存在;随着退火温度升高,出现了一个378 nm的紫外峰和一个398 nm的紫峰;紫外峰峰值强度随退火温度升高不断增强,而紫峰的峰位随退火温度升高基本不发生变化,峰值强度增强;700 ℃退火后的薄膜经超声处理后,发光谱中出现了峰值波长为519 nm的绿色发光带。     

MOCVD方法生长的氧化锌薄膜及其发光特性

近年来,随着近紫外光发射氧化锌薄膜研究的进展,许多先进的薄膜生长手段被广泛采用。本文探索了用MOCVD方法在硅衬底上生长氧化锌薄膜的方法,试验了用几种不同的有机金属源生长ZnO薄膜;研究了源材料及生长压力和温度对薄膜生长的影响;观察了样品的室温光致发光光 谱。通过与溅射方法生长的ZnO薄膜的比较,提出了影响材料结构和发光特性的可能原因。     

Au层退火温度对ZnO/Au/ZnO多层膜的结构、光学及电学性质的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备出晶体质量较好的透明导电的ZnO/Au/ZnO(ZAZ)多层膜,其中,Au夹层是通过射频磁控溅射的方法获得。通过对Au夹层进行不同温度的退火处理,研究了Au层退火温度对ZAZ多层膜的结构特性、电学性能和光学特性的影响。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、霍尔效应测试和透射谱分析等测试手段对ZAZ多层膜的性质进行了分析。测试结果表明,在200 ℃下对Au夹层进行快速退火处理,多层膜的结构、电学和光学性质达到最优,表面等离子体效应也更明显。其中,XRD(002)衍射峰的半高宽为0.14°,电阻率为2.7×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.07×10²⁰ cm^-3,可见光区平均透过率为75.3%。     

Effect of High Temperature Annealing on Conduction-Type ZnO Films Prepared by Direct-Current Magnetron Sputtering

We experimentally find that the ZnO thin films deposited by dc-magnetron sputtering have different conduction types after annealing at high temperature in different ambient. Hall measurements show that ZnO films annealed at 1100℃ in N2 and in 02 ambient become n-type and p-type, respectiveIy. This is due to the generation of different intrinsic defects by annealing in different ambient. X-ray photoelectron spectroscopy and photolumineseence measurements indicate that zinc interstitial becomes a main defects after annealing at 1100℃ in N2 ambient, and these defects play an important role for n-type conductivity of ZnO. While the ZnO films annealed at 1100℃ in O2 ambient, the oxygen antisite contributes ZnO films to p-type.     

温度对Si上MOCVD-ZnO成核与薄膜生长特性的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Si衬底上进行了ZnO的成核与薄膜生长研究。ZnO薄膜的形貌和结晶特性由成核和后期生长过程共同决定,初期成核温度决定了其尺寸和密度,进而影响后期ZnO主层的生长行为,但由于高温对后期ZnO纳米柱横向生长的抑制,纳米柱的尺寸并没有因为成核尺寸的增大而变大,因此在560℃得到了晶柱尺寸最大、密度最小的ZnO薄膜。最后通过改变成核温度,优化了ZnO外延膜的结晶质量。     

衬底温度对非极性ZnO薄膜结晶性能和发光特性的影响

采用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)设备在LiGaO2(100)衬底上制备了结晶性能良好的非极性ZnO薄膜.研究了衬底温度对ZnO薄膜结晶性能的影响.X射线衍射(XRD)分析结果表明在衬底温度为500℃时可以获得高质量的(1100)晶面取向的非极性ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察ZnO薄膜的表面形貌及晶体尺...     

Effect of Annealing Temperature on Structural and Optical Properties of N-Doped ZnO Films

Nitrogen-doped ZnO （ZnO：N） films are prepared by thermal oxidation of sputtered Zn3N2 layers on A1203 substrates. The correlation between the structural and optical properties of ZnO：N films and annealing temperatures is investigated. X-ray diffraction result demonstrates that the as-sputtered Zn3N2 films are transformed into ZnO：N films after annealing above 600℃. X-ray photoelectron spectroscopy reveals that nitrogen has two chemical states in the ZnO：N films： the No acceptor and the double donor （N2）o. Due to the No acceptor, the hole concentration in the film annealed at 700℃ is predicted to be highest, which is also confirmed by Hall effect measurement. In addition, the temperature dependent photoluminescence spectra allow to calculate the nitrogen acceptor binding energy.     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

生长温度对MOCVD外延ZnO纳米结构的影响

为了探究生长温度对外延ZnO纳米结构的影响,得到ZnO纳米结构可控生长的生长温度条件。利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法,设计并获得了不同生长温度的ZnO外延样品,并对所有样品进行了表面形貌、光学特性、电学特性表征和结晶质量表征。实验结果表明:600℃生长的ZnO纳米柱横向尺寸最小,为65 nm左右,其光学特性也相对较好,晶体衍射峰的半峰宽最小,为0.165°,晶粒尺寸最大,为47.6 nm;电学性质相对最优的为640℃生长的ZnO样品,霍尔迁移率高达23.5 cm²/（V·s）。通过结果分析发现,生长温度能影响外延ZnO的生长模式,从而影响ZnO的形貌、光学、电学和晶体质量等特性。     

L-MBE法生长ZnO薄膜的退火研究

研究了空气退火对于激光分子束外延(L-MBE)法制备的ZnO薄膜光学及结构特性的影响,报道了采用小角度X射线分析(GIXA)技术对于ZnO薄膜退火前后的表面及界面状况的定量分析结果.RHEED衍射图样表明,薄膜经过380℃及600℃原位退火后,其表面仍然较为粗糙.而XRD在面(in-plane)Φ扫描结果显示出经过800℃空气退火之后,薄膜具有更好的外延取向性.GIXA分析结果表明,800℃退火后ZnO薄膜的表面方均根粗糙度从退火前的1.13 nm下降为0.37 nm;同时ZnO/Al2O3界面粗糙度从2.10 nm上升为2.59 nm.ZnO室温PL结果显示,退火后薄膜紫外近带边发光强度比退火前增大了40倍,并出现了源于电子－空穴等离子体(EHP)复合的N带受激发射峰,激发阈值约为200 kW/cm2.     

退火对ZnO薄膜光学特性的影响

用射频磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备出ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了退火温度对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示,所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,具有沿c轴的择优取向;随着退火温度的升高,(002)XRD峰强度和平均晶粒尺寸增大,(002)XRD峰半高宽(FWHM)减小,光致发光紫外峰强度增强。结果证明,用射频磁控溅射法通过适当控制退火温度可得到高质量ZnO薄膜。