H2／（Ar＋H2）流量比对AZO薄膜结构及光电性能的影响

在Ar＋H2气氛下,用RF磁控溅射法在室温下制备Al掺杂的ZnO（AZO）薄膜,研究H2／（Ar＋H2）流量比对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,在沉积气氛中引入H2可以提高AZO薄膜的结晶质量,降低AZO薄膜的电阻率,提高其霍尔迁移率和载流子浓度;H2／（Ar＋H2）流量比为5％时,AZO薄膜的最小电阻率为1．58×10^-3Ω·cm,最大霍尔迁移率和载流子浓度分剐为13．17cm^2·（V·s）^-1和3．01×10^20cm^-3;AZO薄膜在可见光范围内平均透光率大于85．7％。     

晶种诱导电化学沉积法制备AZO薄膜

通过晶种诱导辅助电化学沉积法制备Al掺杂ZnO薄膜(AZO),利用XRD和SEM对薄膜的物相和形貌进行了表征,紫外-可见分光光度计和四探针式方阻仪分析了薄膜的光电性能,研究了不同Al掺杂浓度下AZO薄膜的晶体结构和光电性能。研究表明,一定含量的Al元素掺杂并不影响晶体的结构类型;制备的AZO薄膜均为六方纤锌矿结构,且掺杂后薄膜的电阻呈数量级下降;当Al ~(3+)掺杂浓度为0.005mol/L时,AZO薄膜的结晶性最好,薄膜均匀致密,方块电阻为0.85kΩ,光透过率达85%,禁带宽度为3.37eV。     

梯度掺杂AZO薄膜的制备及其性能表征

采用Sol-Gel法,以不同铝离子浓度的溶胶梯度掺杂的方法制备了Al掺杂ZnO（AZO）薄膜,用XRD衍射仪和SEM扫描电镜对该薄膜进行了结构和形貌分析,并对其电学性能和光学性能进行了研究。结果表明,梯度掺杂的AZO薄膜比单一浓度掺杂5.0 at%（原子数百分比）的薄膜具有更明显的c轴择优取向,更强的本征紫外发光峰和近紫外发光峰。当薄膜的退火温度在500~650℃区间时,薄膜电阻率稳定在10-2Ω.cm,高于700℃时,薄膜电阻率明显升高。     

掺杂ZnO薄膜的微结构及电学特性

用(ZnO)1－x(Al2O3)xx=w(Al2O3)=0、0.01、0.02、0.05）陶瓷靶材为原料，通过电子束反应蒸发生长了非故意掺杂及Al掺杂的ZnO（Al掺杂ZnO）薄膜.采用X射线衍射、Raman散射及霍尔效应技术研究了薄膜的晶体微结构及电学特性.结果表明，由（ZnO)1-x(Al2O3)x(x ≤ 0.02)的靶材生长得到的Al掺杂ZnO薄膜仍具有高度c-轴取向的纤锌矿晶体结构，但随着薄膜中Al掺入量的增加，其c-轴取向性有所退化；Raman光谱测量表明，Al掺杂ZnO薄膜的本征内应力随着Al掺入量的增加而增大，（ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜中Al和Zn的原子个数比为6∶94，此时薄膜的内应力已接近饱和；Al掺杂ZnO薄膜的电阻率随着Al掺入量的增加呈现先减小后增大的特征，(ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜具有最小的电阻率（7.85×10－4 Ω·cm），这归因于该类薄膜同时具有高电子浓度（1.32×1021 cm-3）和较高的电子迁移率（6.02 cm2/(V·s)）.     

聚酰亚胺/Al_2O_3纳米复合薄膜性能的研究

采用原位聚合法制备聚酰亚胺/Al2O3无机纳米复合薄膜,利用透射电镜(TEM)测试掺杂前Al2O3纳米颗粒的尺寸,采用X射线衍射(XRD)分析薄膜相结构,利用紫外光谱仪等测试方法研究组分对复合薄膜的紫外可见光吸收光谱、热稳定性和耐电晕老化时间的影响.研究表明:Al2O3纳米颗粒掺杂到PI复合薄膜后,颗粒尺寸无明显变化,Al2O3纳米颗粒掺杂良好,能够与聚酰亚胺高分子链形成有机/无机复合结构;复合薄膜的紫外光吸收率提高,出现吸收峰红移现象;随着Al2O3纳米颗粒含量的增加,薄膜的热分解温度和耐电晕老化时间先增大后减小,当Al2O3纳米颗粒的质量分数达到25%时,热分解温度最高,比纯PI薄膜提高20℃以上;耐电晕老化时间最长,达到纯PI薄膜的11倍.     

磁控溅射技术制备织构化表面Al掺杂ZnO薄膜

以Zn-Al(Al:2wt.%)合金为溅射靶材,采用直流反应磁控溅射的方法,在普通玻璃衬底上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。通过对衬底温度的调制,在较高衬底温度下(～280℃),无需经过常规溅射后腐蚀工艺过程,即可获得表面形貌具有特征陷光结构的AZO薄膜,其表面呈现类金字塔状,粗糙度RMS=65.831nm。通过测试薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性能,详细地研究了衬底温度对AZO薄膜性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试表明,所有样品均为多晶六角纤锌矿结构,薄膜呈(002)晶面择优生长,其表面形貌随衬底温度的不同而改变。衬底温度为200℃及其以上工艺条件下获得的AZO薄膜,在可见光及近红外范围的平均透过率大于90%,电阻率优于1.5×10-3Ωcm。     

化学气相沉积法制备碳化铬薄膜的研究

以三（2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮）化铬为前驱体,采用化学气相沉积（CVD）法在氧化铝（Al₂O₃）陶瓷基板上制备碳化铬（Cr₃C₂）薄膜,其中沉积温度为723 K至923 K,沉积时间为1 200 s。研究了不同沉积温度对Cr₃C₂薄膜的相组成、择优取向、宏观表面、微观结构及电学性能的影响。结果表明,在723 K至923 K下制备得到具有高度（130）择优取向的Cr₃C₂薄膜。随着沉积温度的升高,Cr₃C₂薄膜表面先由光滑变粗糙,后逐渐变光滑;薄膜晶粒呈椭球型生长;薄膜的厚度先增加后减小,从而导致电阻先减小后增大。在798 K时制备得到厚度最大且电阻最小的（130）择优取向的最佳Cr₃C₂薄膜。同时,在实验条件下Cr₃C₂薄膜表面存在少量的碳和Cr₂O₃。     

掺Al对TaN薄膜微结构及电性能的影响

采用反应直流磁控溅射法在Al2O3陶瓷基片上制备TaAlN薄膜,通过调节复合靶Al/Ta面积比调节Al掺杂量,研究了Al/Ta面积比对TaAlN薄膜微结构及电性能的影响。XRD结果表明,TaN薄膜中掺杂Al可在2θ为38.5°和65.18°处分别有立方结构的AlN(101)和AlN(202)相出现。随Al/Ta面积比的增大,TaAlN薄膜的沉积速率、电阻率、方阻以及TCR绝对值逐渐增大。当Al/Ta面积比为零时,TaN薄膜的电阻率和TCR绝对值分别为247.8μΩ⋅cm和12ppm/℃,当Al/Ta面积比增大到29%时,TaAlN薄膜的电阻率和TCR绝对值分别增大到2560μΩ⋅cm和270ppm/℃。     

Mg质量分数及缓冲层对ZnMgO∶Ga薄膜性能的影响

为了解决氧化锌在柔性电子器件应用方面的问题,利用脉冲激光沉积法(PLD)在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）柔性衬底上室温下制备镓掺杂氧化锌（ZnO∶Ga）和镓掺杂Zn1-xMgxO (Zn1-xMgxO∶Ga)透明导电薄膜,采用X射线衍射仪（XRD）,扫描电镜,霍尔效应测试仪,紫外-可见光分光光度计对结构和性能进行表征,探讨靶材中镁质量分数对薄膜结构及光电性能的影响,并采用预沉积ZnO无机缓冲层法来改善薄膜样品的性能.研究结果表明,在柔性衬底上通过优化生长参数制备出性能良好的ZnO基透明导电薄膜,通过缓冲层的预沉积可以明显改善薄膜的结构和电学性能,薄膜电阻率最低可至8.27×10^-4 Ω·cm,在可见光区平均透射率超过70%.     

CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜电极对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

将制备的CuCr2O4纳米粉体以不同比例掺杂到TiO2粉体中制成浆料,采用丝网印刷法在FTO导电玻璃上制备CuCr2O4/TiO2复合薄膜电极。利用X射线衍射仪对复合薄膜进行晶型分析,数显测厚指示表测试复合薄膜的厚度,用光电转换测定仪测试了DSSC性能。结果表明,掺杂CuCr2O4纳米粉体能够提高电池的光电转化效率,当薄膜厚度为20μm、掺杂粉体的质量分数为2%时,薄膜电极具有良好的光电性能;与纯TiO2薄膜电极相比,光电转化效率提高了22.6%,达到6.5%。     

在蓝宝石、MgO衬底上ZnO波导膜的制备

以ZnO烧结陶瓷为靶材,应用射频磁控溅射技术在（001）蓝宝石、（100）MgO衬底上制备ZnO波导薄膜。利用棱镜耦合、X射线衍射、RBS背散射分析等技术研究了所沉积薄膜的光波导及内部结构信息。结果表明：在两种衬底上所沉积的ZnO薄膜可以形成优良的平面光波导结构;薄膜结晶状况为存在少量其他晶向的C轴择优取向;薄膜含有的Zn及O组分原子数比例为近化学计量比;薄膜的沉积速率受衬底材料表面能作用轻微影响;薄膜的有效折射率较ZnO体材料小且受衬底材料影响。生长在蓝宝石衬底上ZnO薄膜的平均晶粒尺寸较在MgO衬底上的小,且其随膜厚的增加无明显变化,但在MgO衬底上晶粒尺寸则随膜厚的增加有增大趋势。     

氧氩比和退火温度对AZO薄膜结构与性能的影响

在通氩气和不同比率氧氩混合气体的条件下,利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备铝(Al)掺杂氧化锌(AZO)薄膜(溅射功率为180W,衬底温度为300℃),并对部分薄膜样品进行400℃或500℃退火处理.采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行测试研究.结果表明,制备的所有薄膜均呈现(002)晶面择优生长;与氩气溅射相比,当采用氧氩混合气体溅射时,生长的AZO薄膜晶粒尺寸显著增大;退火处理使2类薄膜的表面粗糙度都明显减小,晶粒也有所增大(7%~13%).其中,在氧氩比为1∶2的混合气体中制备的薄膜,经过500℃退火后,晶粒尺寸最大(39.4nm),薄膜表面更平整致密,在可见光区平均透过率接近最大(89.3%).     

掺铝氧化锌（AZO）薄膜制备及结合机理探索

利用射频磁控溅射法以ZnO：Al2O3陶瓷靶材为源在丙纶非织造布上制备了AZO薄膜.采用扫描电镜（SEM）分析溅射时间对薄膜微结构的影响,结合能谱分析仪（EDX）对薄膜成分进行分析表征,分析探讨了在丙纶非织造布上溅射沉积纳米薄膜与基材的结合机理.结果表明：随着溅射时间的延长,薄膜的均匀性致密性越来越好;溅射得到的纳米薄膜元素的特征峰明显,纯度高;薄膜与基材之间结合是物理、化学等多种力共同作用的结果.     

Physical properties of Al-doped ZnO and Ga-doped ZnO thin films prepared by direct current sputtering at room temperature

Al-doped zinc oxide(AZO) and Ga-doped zinc oxide(GZO) thin films with the same doping concentration(3.6 at%) were deposited on glass substrates at room temperature by direct current(DC) magnetron sputtering.Consequently,we comparatively studied the doped thin films on the basis of their structural,morphological,electrical,and optical properties for optoelectronic applications.Both thin films exhibited excellent optical properties with more than 85%transmission in the visible range.The GZO thin film had better crystallinity and smoother surface morphology than the AZO thin film.The conductivity of the GZO thin film was improved compared to that of the AZO thin film:the resistivity decreased from 1.01×10~(-3) to 3.5×10~(-4) Ω cm,which was mostly due to the increase of the carrier concentration from 6.5×10~(20) to 1.46×10~(21)cm~(-3).These results revealed that the GZO thin film had higher quality than the AZO thin film with the same doping concentration for optoelectronic applications.     

离子束增强沉积Al-N共掺杂ZnO薄膜的制备

用Al2O3粉体与ZnO粉体均匀混合,压制成溅射靶。在Si和SiO2/Si衬底上,用离子束增强沉积(IBED)方法对沉积 膜作Ar+/N+注入,制备Al-N共掺杂氧化锌薄膜(ANZO)。在氮气氛中作适当的退火,可以方便地获得取向单一、结构致 密、性能良好的共掺杂ZnO薄膜。探索用IBED方法在Si和SiO2衬底上制备优质掺杂薄膜的可能性。初步研究了ANZO共掺 杂薄膜的结构、电学和光学性能。     

Effect of oxygen partial pressure on epitaxial growth and properties of laser-ablated AZO thin films

Al-doped ZnO (AZO) thin films were grown on c-sapphire substrates by laser ablation under different oxygen partial pressures (P _O2). The effect of PO2 on the crystal structure, preferred orientation as well as the electrical and optical properties of the films was investigated. The structure characterizations indicated that the as-grown films were single-phased with a wurtzite ZnO structure, showing a significant c-axis orientation. The films were well crystallized and exhibited better crystallinity and denser texture when deposited at higher P _O2. At the optimum oxygen partial pressures of 10 - 15 Pa, the AZO thin films were epitaxially grown on c-sapphire substrates with the (0001) plane parallel to the substrate surface, i e, the epitaxial relationship was AZO (000 1) // Al₂O₃ (000 1). With increasing P _O2, the value of Hall carrier mobility was increased remarkably while that of carrier concentration was decreased slightly, which led to an enhancement in electrical conductivity of the AZO thin films. All the films were highly transparent with an optical transmittance higher than 85 %.     

直流反应磁控溅射氧化物光学薄膜及其性能研究

本文报道了应用直流反应磁控溅射技术淀积透明的TiO 2、Ta_2O_5、ZnO、Al_2O_3等氧化物光学薄膜。研究了这些氧化物薄膜的光学和机械等性能;讨论了反应溅射的SiO_x薄膜其光学吸收的反应动力学原因;摸索了TiO_2薄膜的性能与溅射镀膜条件的关系;研究了TiO_2薄膜的晶相结构;观察了TiO_2和ZnO薄膜的表面微观形貌。     

铝掺杂氧化锌薄膜的电学及光学性能

利用脉冲激光沉积法,在氧气氛下(氧分压为11 Pa)以石英玻璃为基体沉积了铝掺杂氧化锌薄膜。靶材选用锌铝合金靶,沉积过程中基体温度保持在150℃。研究了ZnO薄膜中铝的质量分数与薄膜电学性能和发光性能的关系。结果表明,掺杂铝的质量分数为1.37%时所获得的ZnO薄膜具有最小的电阻率和较强的紫外发光特性。