氧压对飞秒激光沉积ZnO/Si(100)薄膜光学性能的影响

利用飞秒脉冲激光沉积法在n-Si（100）单晶衬底上制备了ZnO薄膜, 分析了衬底温度、激光能量、氧压及退火处理对薄膜结构和光学性能的影响. X射线衍射结果表明, 当激光能量为15?mJ、氧压为10?mPa时, 80?℃生长的薄膜取向性最好. 场扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸随激光能量的增加而减小、随衬底温度的升高而增大且退火后明显变大. 紫外-可见透射光谱显示薄膜具有90%以上的可见光透过率.光致发光谱表明当氧压为10 mPa时,除了ZnO的紫外本征峰外, 还有一波长为410 nm的强紫光峰, 当氧压增至20 mPa以上, 所有缺陷峰均消失, 只有376 nm处的紫外本征峰. 与纳秒激光法所制备的薄膜特性进行了比较, 结果表明, 虽然纳秒激光沉积所制备的薄膜具有更高的c轴取向度, 但飞秒激光沉积制备的薄膜具有更好的发光性能. 关键词： 氧化锌 飞秒脉冲激光沉积 透过率 光致发光     

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。     

Zn$lt;sub$gt;1-$lt;i$gt;x$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;Mg$lt;sub$gt;$lt;i$gt;x$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;O薄膜的光致发光特性研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶Si（100）衬底上制备出c轴取向的Zn_1-xMg_xO单晶薄膜,通过荧光光谱仪研究了薄膜的光致发光特性.实验结果表明,Mg含量增加,Zn_1-xMg_xO单晶薄膜的紫外发光峰蓝移,发光峰强度减弱,缺陷发光强度增强.同时发现,由于Mg的掺杂,引入了一些束缚能较大的局域束缚态.对于氧气氛下制备的样品,实验发现紫外峰和绿光带发光峰同时增强,但是R值减小,紫外峰红移.对绿光发光机理研究发现,绿光发光带主要与锌空位、氧间隙（O_i）或锌位氧（O_Zn）等缺陷有关,它是由多个缺陷发光峰组成,各缺陷发光峰强度相对变化导致了绿光发光带的整体移动. 关键词： 1-xMg_xO薄膜')" href="#">Zn_1-xMg_xO薄膜 光致发光 脉冲激光沉积     

脉冲激光沉积(PLD)法生长高质量ZnO薄膜及其发光性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌。优化工艺(700℃,20Pa)下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向,柱状晶垂直衬底表面生长,结构致密均匀。室温光致发光(PL)谱分析结果表明,随着薄膜生长时O₂分压的增大,近带边紫外发光峰与深能级发光峰之比显著增强,表明薄膜的结晶性能和化学计量比都有了很大的改善。O₂分压为20Pa时所生长的ZnO薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

氧分压对PLD制备ZnO薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Si(100)衬底上制备出高度c轴取向的ZnO薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱,扫描电镜(SEM)和室温光致发光(PL)光谱的测量,研究了生长气氛压强的改变对薄膜结构和光致发光的影响。实验结果表明,当氧压从10Pa升高到100Pa时ZnO(002)衍射峰的半峰全宽(FWHM)增大。可以认为这是由于较高的氧压下,到达衬底表面的离子动能减小。这样部分离子没有足够的能量迁移到生长较快的(002)面,c轴取向变差,导致(002)衍射峰的强度降低,半峰全宽增大。随着氧压增大,紫外发光强度增强。这可能是氧压变大,薄膜的化学配比升高,说明化学配比对UV发光的影响要大于薄膜微结构的影响。改变氧气压强对薄膜的表面形貌也有较大的影响。     

原子力显微镜在PLD法制备ZnO薄膜表征中的应用

利用脉冲激光沉积(PLD)法在氧压为16 Pa、衬底温度为400~700 ℃时,在单晶Si(100) 衬底上制备ZnO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和发光性质研究。其中通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行了分析。结果表明衬底温度700 ℃时得到的薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,相对发光强度高。控制氧压为5.7 Pa,在衬底温度为600 ℃,沉积时间分别为10,20,45 min制备ZnO薄膜样品;利用原子力显微镜对样品进行表面形貌观察,得知只有沉积时间足够长才能使薄膜表面晶粒充分生长。     

脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜的低阈值电抽运紫外随机激射

分别采用直流反应溅射法和脉冲激光沉积法在硅衬底上沉积ZnO薄膜, 用X射线衍射、扫描电镜、光致发光谱等手段对两种方法沉积的ZnO薄膜的结晶状态、 表面形貌和光致发光等进行了表征. 进一步对比研究了以上述两种方法制备的ZnO薄膜作为发光层的金属-绝缘体-半导体结构器件的电抽运紫外随机激射. 结果表明, 与以溅射法制备的ZnO薄膜作为发光层的器件相比, 以脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜为发光层的器件具有更低的紫外光随机激射阈值电流和更高的输出光功率. 这是由于脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜中的缺陷更少, 从而显著地减少了紫外光在光散射过程中的光损耗. 关键词： 随机激射 ZnO薄膜 脉冲激光沉积 溅射     

衬底温度对PLD法生长的Mg0.05Zn0.95O薄膜结构和发光特性的影响

用脉冲激光沉积(PLD)法在不同温度的Si(111衬底上成功制备了c轴择优取向的Mg0.05Zn0.95O薄膜.通过X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)研究了衬底温度对Mg0.05Zn0.95O薄膜结构和发光特性的影响,探讨了膜的结晶质量与发光特性之间的关系.结果表明,在衬底温度为450℃时生长的Mg0.05Zn0.95O薄膜具有很好的轴取向和较强的光致发光峰.室温下分别用激发波长为240,300和325nm的氙灯作为激发光源得到不同样品的PL谱,分析表明紫外发光峰和紫峰来源于自由激子的复合辐射且发光强度与薄膜的结晶质量密切相关,蓝绿发光峰与氧空位有关.此外,探讨了衬底温度影响紫外光致发光峰红移和蓝移的可能机理.     

不同衬底温度下PLD法制备的氧化锌薄膜的特性

利用GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波(355nm),以蓝宝石Al2O3(0001)为衬底,在不同温度下采用脉冲激光沉积法制备了ZnO薄膜.通过原子力显微镜、Raman谱、光致发光谱、红外透射谱、霍尔效应和表面粗糙度分析仪对制备的ZnO薄膜进行了测试.分析了在不同衬底温度下薄膜的表面形貌、光学特性,同时进行了薄膜结构和厚度的测试.研究表明:衬底温度对ZnO薄膜的表面形貌、光学特性、结构特性都是重要的工艺参量,尤其在500℃时沉积的ZnO薄膜致密均匀,并表现出较强的紫外发射峰.     

衬底温度对PLD法生长的Mg0.05Zn0.95O薄膜结构和发光特性的影响

用脉冲激光沉积(PLD)法在不同温度的Si(111)衬底上成功制备了c轴择优取向的Mg_005Zn_095O薄膜.通过X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)研究了衬底温度对Mg_005Zn_095O薄膜结构和发光特性的影响,探讨了薄膜的结晶质量与发光特性之间的关系.结果表明,在衬底温度为450℃时生长的Mg_005Zn_095O薄膜具有很好的c轴取向和较强的光致发光峰.室温下分别用激发波长为240,300和325nm的氙灯作为激发光源得到不同样品的PL谱,分析表明紫外发光峰和紫峰来源于自由激子的复合辐射且发光强度与薄膜的结晶质量密切相关,蓝绿发光峰与氧空位有关.此外,探讨了衬底温度影响紫外光致发光峰红移和蓝移的可能机理. 关键词： 005Zn_095O薄膜')" href="#">Mg_005Zn_095O薄膜 PLD 衬底温度 光致发光     

ZnO：V薄膜后退火处理前后的微结构与发光特性

利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在单晶硅(100)衬底上分别制备了ZnO:V薄膜和纯ZnO薄膜。为进一步研究后退火对ZnO:V薄膜结构和发光性质的影响,在两段式快速退火后又在800℃下进行了后退火处理。X射线衍射的结果表明:后退火处理前,钒(V)的掺入使ZnO结晶质量变差,而800℃退火处理后,从ZnO的衍射峰中可以看出,相对于无V杂样品其结晶质量变好。扫描电子显微镜形貌图中可以看出制备的样品薄膜颗粒大小均匀,薄膜致密度较高。光致发光(PL)谱的研究表明:ZnO:V薄膜在800℃退火处理后,紫外和绿带发光峰均增强,但紫外发光峰增强得更多;与同样条件下制备的纯ZnO薄膜的PL谱比较,发现V掺杂后样品的紫外激子复合发光峰的强度明显增强且峰位发生蓝移,而缺陷引起的绿带发光峰的强度降低。     

Preparation and investigation of optical, structural, and morphological properties of nanostructured ZnO:Mn thin films

Nanostructured ZnO:Mn thin films have been prepared by sol–gel dip coating method. The content of Mn in the sol was varied from 0 to 12 wt%. The effect of Mn concentration on the optical, structural, and morphological properties of ZnO thin films were studied by using Fourier Transform Infrared (FTIR), UV–visible and photoluminescence (PL) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). XRD results showed that the films have hexagonal wurtzite structure at lower content of Mn. The diffraction peaks corresponding to ZnO disappeared and two diffraction peaks of MnO₂ and Mn₃O₄ appeared at the highest value of doping concentration (viz., 12 wt%). SEM results revealed that the surface smoothness of the films improved at higher content of Mn. The optical band gap of the films decreased from 3.89 to 3.15 eV when the Mn concentration increased from 0 to 12 wt%. The PL spectra of the films showed the characteristic peaks linked to band-to-band, green and yellow emissions. Besides, the PL intensity of the samples decreased with increase in Mn concentration.     

纳米ZnO薄膜可见发射机制研究

利用溶胶－凝胶法 （Sol-Gel）制备了纳米ZnO薄膜,获得了高强的近紫外发射室温下测量了样品的光致发光谱(PL )、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD).X射线衍射(XRD)的结果表明：纳米ZnO薄膜呈多晶态,具有六角纤锌矿结构和良好的C轴取向;发现随退火温度升高,（002）衍射峰强度显著增强,衍射峰的半高宽（FWHM）减小、纳米颗粒的粒径增大.由吸收谱(ABS)给出了样品室温下带隙宽度为3.30 eV.在PL谱中观察到二个荧光发射带,一个是中心波长位于392 nm附近强而尖的紫带,另一个是519 nm附近弱而宽的绿带研究了不同退火温度样品的光致发光峰值强度的变化关系,发现随退火温度升高,紫带峰值强度增强、绿带峰值强度减弱,均近似呈线性变化.证实了纳米ZnO薄膜绿光发射主要来自氧空位(Vo)形成的浅施主能级与锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合,或氧空位(Vo)形成的深施主能级上的电子至价带顶的跃迁;紫带来自于导带中的电子与价带中的空位形成的激子复合.     

LiGaO2衬底上ZnO外延膜的结构与光学特性

采用磁控溅射法在(001),(100)及(010)LiGaO2衬底上制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透过光谱以及光致发光谱(PL)对薄膜的结构、形貌及光学性质进行了表征.结果表明LiGaO2衬底不同晶面上制备的ZnO薄膜具有不同的择优取向,在(001)、(100)及(010)LiGaO2上分别获得了[001]、[1100]及[1120]取向的ZnO薄膜;不同取向的ZnO薄膜表面形貌差异较大;薄膜在可见光波段具有较高的透过率;在ZnO薄膜的光致发光谱中只观察到了位于378 nm的紫外发射峰,而深能级发射几乎观察不到,(1100)取向的薄膜紫外发射峰强度最大,半高宽也最小,薄膜光致发光件质的差异丰要和晶粒尺寸有关.     

Zn1-xMgxO薄膜p型导电和光学性能

采用超声喷雾热分解(Ultrasonic Spray Pyrolysis,USP)方法,以醋酸锌、醋酸镁、醋酸铵、氯化铝的混合水溶液为前驱溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了ZnO,Zn_0.81Mg_0.19O,N-Al共掺杂ZnO和N-Al共掺杂Zn_0.81Mg_0.19O薄膜。以X射线衍射(XRD)、场发射-扫描电镜(FE-SEM)、霍尔效应(Hall-effect)、光致发光(Photoluminescence,PL)谱等手段研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性能、光学性能和带隙变化。电学测试结果表明,未掺杂ZnO及Zn_0.81Mg_0.19O薄膜为n型导电;而N-Al共掺杂ZnO和N-Al共掺杂Zn_0.81Mg_0.19O薄膜呈p型导电。Zn_0.81Mg_0.19O和N-Al共掺杂Zn_0.81Mg_0.19O(p型)薄膜在维持ZnO纤锌矿结构的前提下,光学带隙随Mg掺杂量增加而增大。初步结果显示,优化工艺参数下通过Mg掺杂制备光学带隙可调的p型Zn_0.81Mg_0.19O薄膜,对于试制Zn_1-xMg_xO基同质p-n结、短波长(紫外、深紫外)器件等方面有重要意义。     

Effect of temperature on pulsed laser deposition of ZnO films

ZnO thin films have been deposited on Si(1 1 1) substrates at different substrate temperature by pulsed laser deposition (PLD) of ZnO target in oxygen atmosphere. An Nd:YAG pulsed laser with a wavelength of 1064 nm was used as laser source. The influences of the deposition temperature on the thickness, crystallinity, surface morphology and optical properties of ZnO films were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), selected area electron diffraction (SAED), photoluminescence (PL) spectrum and infrared spectrum. The results show that in our experimental conditions, the ZnO thin films deposited at 400 °C have the best surface morphology and crystalline quality. And the PL spectrum with the strongest ultraviolet (UV) peak and blue peak is observed in this condition.     

Influence of Al-doping on the structure and optical properties of ZnO films

Al-doped ZnO (ZnO:Al) thin films with c-axis preferred orientation were deposited on glass substrates using the radio frequency reactive magnetron sputtering technique. The effect of Al concentrations on the microstructure and the luminescence properties of the ZnO:Al thin films were studied by atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), and fluorescence spectrophotometer. The results showed that the crystallization of the films was promoted by appropriate Al concentrations; the photoluminescence spectra (PL) of the samples were measured at room temperature. Strong blue peak located at 437 nm (2.84 eV) and two weak green peaks located at about 492 nm (2.53 eV) and 524 nm (2.37 eV) were observed from the PL spectra of the four samples. The origin of these emissions was discussed. In addition, absorption and transmittance properties of the samples were researched by UV spectrophotometer; the UV absorption edge shifted to a shorter wavelength first as Al was incorporated, and then to a longer wavelength with the increasing Al concentrations. The optical band gaps calculated based on the quantum confinement model are in good agreement with the experimental values.     

Mn掺杂ZnO薄膜的结构及光学性能研究

通过脉冲激光沉积(PLD)法在SiO₂基片上制备了不同含量的Mn掺杂ZnO薄膜.X射线衍射、X射线能谱、原子力显微镜与紫外-可见分光光度计测试结果表明：少量的Mn离子的掺杂并没有改变薄膜的结构，薄膜具有(103)面的择优取向；PLD法制备的ZnO薄膜的成分与靶材基本一致，实现了薄膜的同组分沉积；薄膜表面比较平坦，起伏度小于80nm，颗粒尺寸主要集中在25nm附近；但是Mn离子的掺杂改变了ZnO薄膜的禁带宽度，随Mn掺杂含量的增加，ZnO薄膜的禁带宽度增加；当薄膜中Mn含量从6%增加到 关键词： PLD ZnO薄膜 Mn掺杂 吸收谱     

Structural and optical properties of ZnO thin films on (111) CaF2 substrates grown by magnetron sputtering

ZnO thin films were grown on (111) CaF₂ substrates by magnetron sputtering at room temperature. Structural and optical properties of the ZnO thin films were studied. XRD analysis showed that the ZnO thin films had the (002) preferential orientation. The transmittance of ZnO thin films was over 80% in the visible range. The optical band gap of the ZnO thin films was 3.26 eV. The optical constants (n,k)$(n,k)$ of the ZnO thin films in the wavelength range 300–1000 nm were obtained by infrared spectroscopic ellipsometry measurement. PL spectra of ZnO thin films showed strong UV near-band-edge emission peak at 376.5 nm and weak visible red emission at 643.49 nm using He–Cd laser as the light source, using a synchrotron radiation light source PL spectra showed three emission peak at 320 nm, 410 nm and 542 nm respectively.