热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压-金属有机汽相外延(LP-MOCVD) 工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌(ZnS)薄膜,然后,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化,制备出高质量的纳米氧化锌(ZnO)薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构.900℃氧化样品的光致发光(PL)谱中,在波长为3.3eV处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射.紫外发光强度与深能级发射强度之比是80,表明纳米ZnO薄膜的高质量结晶.在受激发射实验中观察到紫外激光发射.     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压 -金属有机汽相外延 (L P- MOCVD)工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌 (Zn S)薄膜 ,然后 ,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化 ,制备出高质量的纳米氧化锌 (Zn O )薄膜 .X射线衍射 (XRD)结果表明 ,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构 .90 0℃氧化样品的光致发光 (PL )谱中 ,在波长为 3.3e V处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射 .紫外发光强度与深能级发射强度之比是 80 ,表明纳米 Zn O薄膜的高质量结晶 .在受激发射实验中观察到紫外激光发射 .     

退火温度对生长在TiO2缓冲层上的ZnO薄膜的影响

采用电子束蒸发技术在TiO2缓冲层上沉积了ZnO薄膜,研究了不同的退火温度对薄膜晶化质量及发光性质的影响.利用X射线衍射仪和扫描探针显微镜分析了薄膜样品的结构性质,利用荧光光谱仪研究了薄膜样品的光致发光性质.分析结果表明,退火处理后的ZnO薄膜都沿c轴择优牛长.在600℃下退火的样品具有最强的(002)衍射峰、最强的紫外发射和最弱的可见光发射,其晶粒大小均匀.紧密堆积.而对于在500和700℃下退火的样品,其可见光发射较强.这表明在600℃下退火的样品具有最好的晶化质量.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

退火温度对生长在TiO2缓冲层上的ZnO薄膜的影响

采用电子束蒸发技术在TiO2缓冲层上沉积了ZnO薄膜,研究了不同的退火温度对薄膜晶化质量及发光性质的影响. 利用X射线衍射仪和扫描探针显微镜分析了薄膜样品的结构性质,利用荧光光谱仪研究了薄膜样品的光致发光性质. 分析结果表明,退火处理后的ZnO薄膜都沿c轴择优生长. 在600℃下退火的样品具有最强的（002）衍射峰、最强的紫外发射和最弱的可见光发射,其晶粒大小均匀,紧密堆积. 而对于在500和700℃下退火的样品,其可见光发射较强. 这表明在600℃下退火的样品具有最好的晶化质量.     

900℃空气退火对L-MBE生长的ZnO薄膜发光特性的影响

采用激光分子束外延法在蓝宝石衬底(0001)上生长了高度c轴择优取向的高质量ZnO薄膜,在空气中对生长的薄膜进行900℃退火处理,并对退火前后样品的结晶质量、发光特性采用X射线衍射(XRD)、变温光致发光(PL)研究.退火处理后的ZnO薄膜(0002)面XRDθ-2θ扫描曲线强度明显增强.在光致发光实验中,观测到薄膜分别在3.352,3.309和3.237eV附近有3个明显的近紫外发光峰,分别对应自由激子发射、中性施主或受主束缚激子I9及其声子伴线1Lo.随着温度升高,峰位逐渐向长波方向移动(即所谓"红移"),半高宽(FWHM)逐渐展宽;在发光谱中,来自于晶体缺陷的深能级(DL)区发光强度极小.     

900℃空气退火对L-MBE生长的ZnO薄膜发光特性的影响

采用激光分子束外延法在蓝宝石衬底(0001)上生长了高度c轴择优取向的高质量ZnO薄膜,在空气中对生长的薄膜进行900℃退火处理,并对退火前后样品的结晶质量、发光特性采用X射线衍射(XRD)、变温光致发光(PL)研究.退火处理后的ZnO薄膜(0002)面XRDθ-2θ扫描曲线强度明显增强.在光致发光实验中,观测到薄膜分别在3.352,3.309和3.237eV附近有3个明显的近紫外发光峰,分别对应自由激子发射、中性施主或受主束缚激子I9及其声子伴线1Lo.随着温度升高,峰位逐渐向长波方向移动(即所谓"红移"),半高宽(FWHM)逐渐展宽;在发光谱中,来自于晶体缺陷的深能级(DL)区发光强度极小.     

热氧化法制备的ZnO薄膜的光致发光特性研究

在空气中利用热氧化方法分别在P型硅、高阻硅、陶瓷以及N型硅衬底上制备了氧化锌(ZnO)薄膜.同时在氧气中、P型硅衬底上氧化制备少量氧化锌薄膜加以比较.氧化时间固定为1 h,氧化温度300℃～800℃.采用X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)光谱研究比较薄膜的结构和PL特性.发现在氧气中氧化样品质量明显好于在空气中氧化的样品.氧气中300℃氧化时有最窄的半高宽和最大的晶粒尺寸.在高阻硅材料衬底上制备的ZnO薄膜表现出较好的紫外发射带,而在陶瓷材料上表现出较好的绿色发射带.而N型材料也是较好的紫外发射材料,P型材料在低温下表现出较好的发光特性.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理．用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响．ZnO（002）面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO（102）面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小．770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2（200）衍射峰．同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强．通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2（200）衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面．     

退火对MOCVD法生长ZnO薄膜性能的影响

采用MOCVD方法在(001)Si衬底上生长ZnO薄膜,并在空气中800℃退火1 h.生长及退火样品的XRD图谱均显示了较强的(002)ZnO衍射峰,表明ZnO薄膜为c轴高取向生长.光电子能谱(XPS)分析显示,退火后ZnO薄膜从富Zn生长变为富O生长.在样品的室温PL 谱中,观察到未退火样品的紫外发射峰的中心为3.28 eV,并观察到退火样品位于3.30 eV的自由激子发射峰和位于3.23 eV的施主-受主对的复合发光峰.实验结果表明,退火后ZnO薄膜的晶体质量得到提高.     

Au点阵模板控制生长ZnO堆垒单晶棒

采用磁控溅射技术在Si(111)衬底上溅射Au薄膜,900℃退火生成Au点阵模板,在Au点阵模板上溅射ZnO薄膜,O2气氛下1 000℃退火制备了ZnO堆垒单晶棒。研究了不同直径Au点阵模板对ZnO单晶棒结构性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对样品结构形貌进行了分析。结果表明,生成有序排列的ZnO棒均由诸多六方纤锌矿单晶堆垒而成,较小Au点阵生成单晶棒的直径约为100nm。室温光致发光PL谱表明在376nm出现一个较强近紫外发射,在488nm附近出现一个较宽的深能级绿光发射,说明所制备样品具有良好的发光特性。     

ZnO/Si纳米孔柱阵列的真空蒸镀及其光致发光特性

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,通过采用真空蒸镀技术沉积金属锌,再在纯氧气氛中进行氧化退火的方法,制备出具有阵列特征的ZnO/Si-NPA异质结构材料.研究发现,ZnO/Si-NPA的表面形貌、结构和光致发光特性强烈依赖于氧化退火温度.当氧化退火温度低于400 ℃时,样品的发光主要来自于Si-NPA衬底;当氧化退火温度高于700 ℃时,样品的发光主要来自于ZnO薄膜;经过600 ℃氧化退火的样品则同时包含有来自于Si-NPA和ZnO薄膜的发光.上述结果表明,通过控制ZnO/Si-NPA制备过程中的氧化退火温度,可以在一定程度上实现对其光致发光谱的有效调控.这对未来制备具有特定功能的半导体光电器件具有重要的实际意义.     

退火对N离子注入ZnO:Al薄膜性能的影响

利用溶胶-凝胶法在(0001)Al2O3衬底上制备了Al/Zn原子比为1%的ZnO:Al薄膜,将能量56keV、剂量1×1017ions/cm2的N离子注入到薄膜中.离子注入后,样品在500～900℃氮气气氛中退火,利用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)、透射谱和四探针研究了退火温度对薄膜性能的影响.结果显示,在800℃以下退火,随退火温度提高,薄膜结晶性能逐渐变好;在600℃以上退火,随退火温度提高,紫外近带边发光峰(NBE)和缺陷相关的深能级可见光发光带都逐渐增强;600℃退火时,样品的电阻率仅为83Ω·cm.     

SiC纳米晶薄膜的制备及发光性质研究

用射频磁控溅射及后退火(800℃、1000℃和1200℃)方法,在Si(111)衬底上制备出了SiC纳米晶(nc-SiC)薄膜。傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)形貌像等研究表明,制备出的nc-SiC薄膜具有立方结构;样品经800℃、1000℃退火后,表面的纳米晶粒分别为10nm和20nm左右;而1200℃退火后,样品晶化完全。光致发光(PL)研究表明,nc-SiC薄膜室温条件下发射蓝光,发光峰峰位随退火温度的降低发生蓝移且发光峰强度变大;1000℃退火后样品的发光峰在478nm,800℃退火后发光峰在477nm,800℃退火比1000℃退火的样品发光强度高4倍。     

持效疏水二氧化硅增透膜的制备和研究

为了制备结晶质量好的Cu掺杂ZnO薄膜,研究其结构和光学性质,采用脉冲激光沉积方法,在Si衬底上选择不同的衬底温度来制备薄膜.实验成功制得了结晶质量较好的Cu掺杂ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品进行了测量和分析.所制备的样品均表现出高度的c轴择优取向,衬底温度为300℃时,薄膜表面形貌均匀致密;在样品的光致发光谱中,发现样品除了在380nm附近出现紫外发光峰外,在460nm附近出现了蓝光发光峰,真正意义上实现了ZnO薄膜的蓝光发射.结果表明,衬底温度对其晶体质量有较大影响.     

基片温度对金刚石上沉积ZnO薄膜特性的影响

采用磁控溅射在自持CVD金刚石厚膜的成核面上制备了ZnO薄膜,并实验研究了其生长特性和发光特性随温度的变化情况.利用X射线衍射(XRD)仪,光致发光(PL)谱,电子探针(EPMA)和霍尔测量系统对样品进行了检测.SEM结果表明,基片温度为600℃时ZnO薄膜表面粗糙度最低.而PL谱表明基片温度为750℃时ZnO薄膜具有最优的光学性能,此时由EPMA测得的薄膜中Zn/O成分比接近ZnO的化学计量比.霍尔测量表明,样品均呈现出高阻状态,满足声表面波滤波器的制备条件.     

利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究

在Si(111)衬底上利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究了在不同衬底生长温度下(350～750℃)制备的ZnO薄膜的结构和光学性质．随着衬底温度的升高,样品的X射线及光致发光的半高宽度都是先变小后变大,衬底温度为550℃样品的结构及光学性质都比较好,这表明550℃为在Si(111)衬底上生长ZnO薄膜的最佳衬底温度;同时,我们还通过550℃样品的变温光致发光谱(81～300K)研究了ZnO薄膜室温紫外发光峰的来源,证明其来源于自由激子发射．     

热氧化法制备ZnO薄膜及其特性研究

用热氧化金属Zn膜的方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜。X射线衍射结果表明,500℃氧化的样品的结晶性能最好。随氧化温度的升高,薄膜内的应力方向在450~500℃之间发生转变,从沿c轴的张应力变为压应力。500℃氧化的样品的室温光致发光(PL)谱中,紫外峰的半高宽为94.8meV,其强度与深能级发射强度之比高达162。氧化温度超过700℃后,样品的PL谱以深能级发射为主,对此现象产生的原因进行了讨论。     

基于PLD法制备ZnO:Eu3+,Li+薄膜的发光性质研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(111)衬底上生长了Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)谱测试和光致发光(PL)谱分析,重点研究了退火处理对样品结构和发射光谱的影响。XRD谱测试表明,样品具有很好的C轴择优取向。PL谱研究表明,当用325nm光激发样品时,样品的发射光谱仅由ZnO基质的紫外发射和蓝光发射组成,并没有发现稀土Eu3+的特征发光峰;样品的蓝光发射源于电子从Zn填隙形成的浅施主能级到Zn空位形成的浅受主能级跃迁;和真空中退火的样品相比,O2中制备的样品的蓝光发射减弱,紫外发光增强。用395nm的光激发时,退火前样品分别在594nm和613nm处存在两个明显的Eu3+特征发光峰,退火后的样品仅发现Eu3+位于594nm的特征发光峰,这表明,退火处理不利于稀土离子的特征发射,但O2中退火的样品ZnO基质红绿波段发射光谱明显增强。     

ZnO薄膜制备及其发光特性研究

用射频磁控反应溅射法分别在未加热和加热的石英玻璃衬底上制备ZnO薄膜，在不同温度下进行退火处理，研究衬底温度、退火条件对其结构和发光性能的影响。通过对样品的X射线衍射（XRD）、吸收光谱和光致发光（PL）光谱的测量结果表明，衬底温度为230℃、退火温度为400℃时样品结晶性能最佳，并具有最强的紫外光发射（380nm）。