热原子层沉积钛掺杂氧化镓薄膜的光学性能

在250℃的低温下，以三甲基镓、四(二甲氨基)钛为前躯体源，O₃为反应气体，采用热原子层沉积制备了Ti掺杂Ga₂O₃(TGO)薄膜。Ga₂O₃和TiO₂的生长速率分别为0.037 nm/cycle和0.08 nm/cycle,TGO薄膜厚度低于理论计算值。X射线光电子能谱仪测试结果表明膜中Ti浓度随Ga₂O₃/TiO₂循环比减少而增加，O 1s、Ga 2p和Ti 2p的峰位置向较低的结合能移动，这是因为Ti原子取代了Ga原子的某些位点引起了结合能降低，表明Ti元素成功掺杂到Ga₂O₃薄膜中。TiO₂和Ga₂O₃的芯能级光谱分析表明薄膜中存有Ti⁴⁺和Ga³⁺离子。TGO薄膜的O 1s芯能级光谱中Ga-O键随着Ti-O键含量增加而下降，表明T...     

氧化镓微晶薄膜制备及其日盲深紫外探测器

采用射频磁控溅射技术和热退火技术在石英衬底上制备了微晶态Ga₂O₃薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见-红外分光光度计(UV-Vis-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对薄膜结构、光学特性以及化学组分进行了系统研究。结果表明,制备的Ga₂O₃薄膜呈非晶态,退火处理后,薄膜由非晶态转变为含β相Ga₂O₃的微晶薄膜,随退火温度升高,薄膜内部微晶成分不断增加,但最终在石英衬底上制备的薄膜并未全部转换成全晶态薄膜(β-Ga₂O₃)。基于非晶和微晶Ga₂O₃薄膜制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的日盲深紫外探测器,发现非晶Ga₂O₃薄膜基器件表现出更高的光响应,而微晶Ga₂O₃薄膜基器件则具有更低的暗电流和更快的响应速度。     

Si-Al2O3复合薄膜的室温铁磁性

在Si-Al₂O₃复合薄膜中观察到室温铁磁性.Si的体积百分比为15 %的Si-Al₂O₃复合薄膜的磁性最强.Si的含量影响样品的磁有序,在样品中观察到了明显的磁畴.在不同气氛下,对样品进行快速热退火.退火样品的磁性测试结果的差别表明氧空位不是样品铁磁性的主要来源.我们认为铁磁性来源于Si与Al₂O₃基质界面之间的缺陷的磁耦合.改变Si的含量可以改变缺陷密度,从而控制铁磁耦合强度. 关键词： 2O₃薄膜')" href="#">Al₂O₃薄膜 室温铁磁性 掺杂 交换相互作用     

金属有机物化学气相沉积法生长Ga2（1-x）In2xO3薄膜的结构及光电性能研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上制备出了Ga_2（1-x）In_2xO₃（x=01—09）薄膜,研究了薄膜的结构、电学和光学特性以及退火处理对薄膜性质的影响.测量结果表明：当In组分x=02时,样品为单斜β-Ga₂O₃结构;x=05的样品,薄膜呈现非晶结构,退火处理后薄膜结构得到明显的改善 关键词： 金属有机物化学气相沉积 2（1-x）In_2xO₃薄膜')" href="#">Ga_2（1-x）In_2xO₃薄膜 蓝宝石衬底 退火     

高温氢退火还原V2O5制备二氧化钒薄膜及其性能的研究

过渡金属氧化物二氧化钒(VO₂)在温度340 K附近会发生金属绝缘体的转变(metal-insulator transition, MIT). 基于金属绝缘体的转变性质, VO₂薄膜材料具有很好的应用前景. 本文首先采用脉冲激光沉积制备了高质量的V₂O₅薄膜, 再通过高温氢退火还原V₂O₅薄膜制备出VO₂多晶薄膜. 研究了不同的退火温度、退火时间、退火气氛对VO₂薄膜制备的影响, 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、变温电阻特性测量等手段对样品进行分析, 发现在H₂(5%)/Ar退火气氛下, 在一定的退火温度范围内(500–525 ℃), 退火 3 h, 得到了B相和M相共存的VO₂薄膜, 具有M相的VO₂的MIT特性, 而相同退火温度下退火时间达到4.5 h, 薄膜完全变成B相的VO₂. 通过纯Ar气氛下对B相VO₂再退火, 得到了转变温度为350 K, 电阻突变接近4个数量级的M相的VO₂薄膜. 实现了VO₂的B相和M相的相互转变. 关键词： 2薄膜')" href="#">VO₂薄膜 金属绝缘体转变 氢退火     

O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在室温下通过改变O₂流量制备具有不同晶体结构的N掺杂TiO₂薄膜,利用台阶仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等设备对薄膜沉积速率、化学成分、晶体结构、禁带宽度等进行分析.结果表明:所制备的薄膜元素配比约为TiO_1.68±0.06N_0.11±0.01,N为替位掺杂,所有样品退火前后均未形成Ti—N相结构,N掺杂TiO₂薄膜的沉积速率、晶体结构等主要依赖于O₂流量.在O₂流量为2 sccm时,N掺杂TiO₂薄膜沉积速率相对较高,薄膜为非晶态结构,但薄膜内含有锐钛矿(anatase)和金红石(rutile)相晶核,退火后薄膜呈anatase和rutile相混合结构,禁带宽度仅为2.86 eV.随着O₂流量的增加,薄膜沉积速率单调下降,退火后样品禁带宽度逐渐增加.当O₂流量为12 sccm时,薄膜为anatase相择优生长,退火后呈anatase相结构,禁带宽度为3.2 eV.综合本实验的分析结果,要在室温条件下制备晶态N掺杂TiO₂薄膜,需在高O₂流量(＞10 sccn)条件下制备. 关键词： 2薄膜')" href="#">N掺杂TiO₂薄膜 磁控溅射 化学配比 晶体结构     

离子束增强沉积制备p型氧化锌薄膜及其机理研究

采用离子束增强沉积方法在Si和SiO₂/Si衬底上制备In-N共掺杂ZnO薄膜(INZO)，溅射靶是用ZnO和2 atm% In₂O₃粉体均匀混合并压制而成，在氩离子溅射ZnO靶的同时，氮、氩混合离子束垂直注入沉积的薄膜.实验结果显示INZO薄膜具有(002)的择优取向，并且为p型导电，电阻率最低为0.9Ωcm.薄膜在氮气、氧气气氛下退火，对薄膜的结构和电学特性与成膜和退火条件的关系进行了分析. 关键词： 氧化锌薄膜 p型掺杂 离子束增强沉积     

ZnO薄膜的椭偏和DLTS特性

用射频磁控溅射在硅衬底上淀积氧化锌薄膜,并对样品分别作氮气、空气、氧气等不同条件下退火处理。为研究退火气氛对ZnO/Si薄膜中缺陷以及折射率的影响,由深能级瞬态谱(DLTS)以及椭偏测量方法进行了检测。椭偏测量结果表明相对原始生长的样品,在氮气和空气退火使ZnO薄膜折射率下降,但氧气中退火使折射率升高。我们对折射率的这种变化机理进行了解释。DLTS测量得到一个与Zni**相关的深能级中心E1存在,氧气气氛退火可以消除E1能级。在氮气退火情况下Zn*i*的存在对抑制VO引起的薄膜折射率下降有利。     

注入Ar+的蓝宝石晶体退火前后光致发光谱的分析

对注入Ar⁺后不同晶面取向的蓝宝石晶体在不同退火条件下的光致发光谱进行了分析.分析结果表明:三种晶面取向的蓝宝石样品经Ar⁺注入后,其光致发光谱中均出现了新的位于506nm处的发光峰;真空和空气气氛下的退火均对样品在506nm处的发光有增强作用,不同晶面取向的样品发光增强程度不同,且发光增强至最大时的退火温度也不同,空气气氛下的退火使样品发光增强程度更为显著.由此可以看出,退火气氛、退火温度和晶面取向均对样品发光峰强度有影响. 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 离子注入 退火 光致发光谱     

薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响

本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga₂O₃薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga₂O₃薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga₂O₃紫外光电探测器,在5...     

磁控溅射制备Y2O3-TiO2薄膜形貌的研究

室温下采用射频磁控溅射法,在硅衬底上制备了Y₂O₃-TiO₂氧化物复合薄膜.利用XRD(X-ray diffraction)和AFM( atomic force microscopy)分析观察了退火前后样品的物相、形貌等变化,讨论了致密薄膜的生长机理.实验发现,溅射功率越大,薄膜的平整度和致密度越好.对热处理前后样品的结晶结构和表面形貌的分析结果显示,在本实验参数范围内,随着溅射功率的增大,更多的Y₂O_{3关键词： 2}O₃-TiO₂薄膜')" href="#">Y₂O₃-TiO₂薄膜 表面形貌 原子力显微镜 磁控溅射     

蓝宝石基底上制备蠕虫状ZnO及强紫外发光性能研究

选用纳米球刻蚀技术在蓝宝石（Al₂O₃）基底上制备350 nm聚苯乙烯（PS）微球密排掩模版,然后采用反应射频磁控溅射方法分别在PS/Al₂O₃和Al₂O₃基底上沉积氧化锌（ZnO）薄膜,去除掩模版的PS微球后,对经退火处理的两种样品进行X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察和荧光光谱测试。结果表明,在PS/Al₂O₃上生长的ZnO薄膜（样品1）的晶粒呈明显的蠕虫状,而直接在Al₂O₃基底上生长的ZnO薄膜（样品2）表面晶粒为不完全六棱台形状。样品2的结晶性能优于样品1,但是在362 nm附近样品1的近带边缘荧光发射峰强度比样品2的发射峰强43倍。     

退火对常压MOCVD法生长的高结晶性能 ZnO薄膜发光特性的影响

研究了氧气退火和氮气退火对ZnO薄膜发光特性的影响。ZnO膜是采用常压金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上生长的。原生样品1有一很强的紫外峰及较强的绿光峰（525nm附近）;原生样品2有很强的紫外峰,深能级发光几乎观察不到。然后从不同原生膜上取两块小样品,分别在氧气和氮气中退火,退火温度是400,500,600,700,800℃。结果表明,在700℃以下退火,退火气氛对ZnO膜的深能级发光影响较大;超过700℃后,退火温度对ZnO薄膜的发光影响大,但退火气氛影响不太明显。通过退火对ZnO薄膜发光特性的影响,讨论了ZnO膜中525nm附近绿光峰的起源。     

退火温度对Er/Yb共掺Al2O3薄膜的光致荧光光谱的影响

通过对不同退火条件下Er/Yb共掺Al_２O_３薄膜光致荧光(PL)光谱的 系统分析，研究了高Er/Yb掺杂浓度所导致的晶体场变化对薄膜PL光谱的影响，并结合薄膜结构分析，探讨了Al_２O_３薄膜的结晶状态在Er^３＋激活、PL光谱宽化 中的作用及可能的物理机理.研 究结果表明：退火处理所导致的Er^３＋ PL光谱的变化与薄膜的微观状态之 间有着密 切的联系.在600—750℃范围内，薄膜呈非晶态结构，薄膜荧光强度的增加主要是薄膜内缺 陷减少所致；在800—900℃范围内，γ-Al_２O_３相的出现是导致荧 光强度明显增加的主 要原因；当退火温度为1000℃时，Er，Yb的大量析出致使荧光强度的急剧下降.此外，对PL 光谱线形分析表明，各子能级跃迁的相对强度变化是导致荧光光谱宽化的主要因素. 关键词： Er/Yb共掺 ２O_３薄膜')" href="#">Al_２O_３薄膜 光致荧光     

后退火时间对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

第三代半导体β-Ga₂O₃因其优异的性质在近年来备受国内外的关注,而获得质量较好的β-Ga₂O₃薄膜也就成了其广泛应用的关键.本文采用射频磁控溅射方法,以C面蓝宝石(Al₂O₃)为衬底制备β-Ga₂O₃薄膜,并研究后退火工艺中退火时间对制得的β-Ga₂O₃薄膜材料的影响. XRD和AFM表征结果表明,随着退火时间的增加,薄膜的衍射峰强度表现为先增大后减小再增大的特性,半峰宽为先增大后减小,而晶粒尺寸与半峰宽相反;薄膜表面粗糙程度呈现先下降后上升的趋势.另外,利用积分球式分光光度计测试了薄膜的光学特性,结果表明薄膜的吸收光谱存在两个吸收峰值,分别位于250 nm和300 nm附近处,在深紫外区域有较好的吸收特性.     

Bi3.15Eu0.85Ti3O12铁电薄膜的结构与光学性能

采用化学溶液沉积法在石英衬底上制备了Bi_3.15Eu_0.85Ti₃O₁₂ (BEuT) 铁电薄膜,研究了 BEuT薄膜的结构和光学性能。XRD结果表明,不同温度退火的BEuT皆形成铋层状钙钛矿型结构,其晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,与SEM观察结果一致。对BEuT薄膜的拉曼光谱研究表明,Eu³⁺主要取代钙钛矿层中的Bi³⁺位。光学透过率曲线显示,在大于500 nm的波段,各BEuT薄膜的透过率均比较高,其禁带宽度约为 3.69 eV。BEuT薄膜的发光随着退火温度的升高而增强,这可归因于其结晶状况的改善。     

本征缺陷对β-Ga2O3光催化性质影响的第一性原理研究

运用第一性原理杂化泛函研究了本征缺陷(O空位和Ga空位)对于β-Ga₂O₃的几何结构和电子性质的影响.计算结构表明:杂化泛函B3LPY能很好的描述β-Ga₂O₃的几何结构和电子结构,能与实验符合.含O缺陷的形成能在富氧和贫氧下分别为4.04和0.92 eV,优于含Ga缺陷的体系.空位缺陷的出现对于理想Ga₂O₃的晶格参数影响不显著,只是在O空位体系中,空位附近Ga-O键长有0.1?变化.含空位缺陷的体系的禁带中都有缺陷能级的出现,含Ga和O空位缺陷的Ga₂O₃的光跃迁能分别为1.93 eV(β自旋)和2.92 eV,有很明显的光吸收的拓展,从理论上解释了Ga₂O₃作为光催化材料的潜在应用.     

超高温度系数V0.97W0.03 O2多晶薄膜的制备研究

将V₂O₅粉体与WO₃粉体均匀混合并压制成靶，用离子束增强沉积加后退火技术在SiO₂衬底上制备掺钨VO₂多晶薄膜.X射线衍射表明，薄膜取向单一，为VO₂结构的［002］相,晶格参数d比VO₂粉晶增大约0.34%；薄膜从半导体相向金属相转变的相变温度约28；室温(300 K)时的电阻-温度系数(TCR)可大于10%/K，是目前红外热成像薄膜TCR的四倍.W离子的半径大于V离子的半径，W的掺入在薄膜中引入了张应力,使薄膜相变温度降低到室温附近，是IBED V_0.97W_0.03O₂薄膜的室温电阻温度系数提高的原因. 关键词： 二氧化钒薄膜 薄膜掺杂 离子束增强沉积     

退火温度对氧化镓薄膜及紫外探测器性能的影响

采用射频磁控溅射法在石英基底上制备Ga₂O₃薄膜,并在氩气气氛中控制不同的退火温度进行后退火,通过对样品的晶体结构、透射率、表面形貌和光学带隙等性质进行测试分析,发现退火工艺可以提升薄膜的结晶质量,但同时高温退火也容易使得薄膜中的氧元素逸出薄膜外形成氧空位,选取800℃退火后样品制备成金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal,MSM)型光电探测器件,并与未退火样品器件对比发现在1.1 V的反向偏压下,800℃的光暗电流比为1021.3、响应度为0.106 A/W、比探测率为1.61×10¹² Jones,分别是未退火器件的7.5,195和38.3倍,外量子效率相较于未退火样品提升了51.6%,上升时间(0.19/0.48 s)相较于未退火样品(0.93/0.93s)减小,下降时间(0.64/0.72 s)与未退火样品(0.45/0.49 s)相比有所增大,表明氧空位的增加可以减缓光生载流子的复合来达到延长载流子寿命的效果,最后详细分析了退火后氧空位的增多导致探测器性能参数提高的机理.     

n-Ga2O3/p-GaAs异质结日盲紫外探测器制备

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在p-GaAs(100)衬底上外延了Ga₂O₃薄膜并制备了n-Ga₂O₃/p-GaAs异质结日盲紫外探测器。通过X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜等方法对Ga₂O₃薄膜表面形貌、晶体质量进行了测试与分析。结果表明,Ga₂O₃薄膜呈单一晶向,薄膜表面平整且为Volmer-Weber模式外延。测试表明,n-Ga₂O₃/p-GaAs异质结探测器具有明显的整流特性。器件在5 V反向偏压和紫外光(254 nm)照射下实现了超过3.0×10⁴的光暗电流比、7.0 A/W的响应度、3412%的外量子效率、4.6×10¹³ Jones的探测率。我们利用TCAD软件对器件结构进行仿真,得到了器件内的电场分布和能带结构,并分析了器件的工作原理。该异质结探测器性能较好,制造工艺简单,为Ga