不同衬底上氧化锌薄膜的金属有机化学气相沉积方法生长

氧化锌薄膜通过金属有机化学气相沉积方法生长在康宁玻璃与α-蓝宝石衬底上,研究了有关薄膜的生长质量与发光特性.通过X光衍射方法测试研究发现,不仅在以α-蓝宝石为衬底的样品中,同时,在以玻璃为衬底的样品中都发现了氧化锌(0 0 2)方向生长的尖峰,表明生长在两种衬底上的样品都是高度的C向生长.对两种样品的荧光谱研究发现,两者的紫外峰位于374 nm附近,在以α-蓝宝石为衬底的样品中,有深能级发射,但在以玻璃为衬底的样品中没有发现,表明在玻璃衬底上我们生长出了高质量的氧化锌薄膜.通过原子力显微镜,对生长在两种衬底上薄膜的表面形貌做了观察,其晶粒的大小与表面粗糙度有一定的差别,表明二者都是以柱状形式生长的.     

在GaAs(100)ZnSe(110)衬底上VPE生长ZnSe薄膜

用高纯度Zn和Se做原材料研究了在GaAs(100)和ZnSe(110)衬底上外延生长ZnSe薄膜.实验是在723和873K下进行的,用光致发光测量、二次离子值谱仪(SIMS)、椭圆对称分析和光学显微镜观察对生长的薄膜进行了测量分析,在Zn和Se的输运比接近1的条件下获得了最佳外延生长膜.对异质外延膜的SIMS分析表明主要受主型杂质最Li和Na.同时,发现在相同生长条件下,与在GaAs衬底上生长的薄膜相比,在高纯ZnSe衬底上外延生长薄膜的PL特性有所改进。值得注意的是衬底纯度对ZnSe衬底上生长薄膜的纯度有很大影响。     

砷化镓的稳态液相外延生长

为了生长厚的、掺杂均匀的外延层,研究了稳态液相外延生长法。本文阐述了生长不均匀问题的结果。为了得到良好的热均匀性,采用了圆柱形对称的垂直外延系统。所观察到的生长速率同温度梯度、生长温度和衬底相对于溶液位置的影响有关。当衬底放在溶液的顶部时,认为外延层厚度不均匀的主要原因是对流,而不是组份过冷、热不均匀性或者扩散。观察到生长速率比由扩散理论预计的大二个量级。当衬底放在溶液的底部时,观察到了扩散限制生长。厚度的变化由边缘效应控制。     

液相外延MCT薄膜的缺陷分析

用金相显微镜,X光衍射仪和扫描电子显微镜观察分析了用滑块LPE生长的MCT外延层。结果表明外延层中有大量的孪晶、亚晶以及晶界等缺陷,外延层的晶格还存在有扭曲以及大量的应力。对CdTe衬底材料的分析表明:外延层中的上述缺陷与CdTe衬底有一一对应关系。外延层与CdTe衬底的对比分析还表明:除CdTe衬底外,外延生长工艺对外延层质量也有很大影响。     

紫外辐射ZnO纳米棒的生长及性能

用退火法在玻璃、硅片衬底上先生长ZnO籽晶,然后在90℃下在醋酸锌和六亚甲基四胺溶液中生长了直径约为17 nm的ZnO纳米棒.采用X射线衍射仪(XRD)分析了不同衬底上生长的ZnO纳米棒的结构和择优生长取向,用扫描电子显微镜(SEM)观察了ZnO的形态,用荧光光谱仪分析了纳米棒的发光特性,讨论了籽晶、衬底类型和衬底放置方式对纳米棒的尺寸、排列趋向性和光学性能的影响.纳米棒的直径和排列依赖于衬底的初始状态,籽晶可以减小纳米棒的尺寸,增强纳米棒的排列有序性;一旦衬底上生长了籽晶,后续生长的纳米棒的尺寸、排列和性能与衬底的类型无关,纳米棒都具有强的紫光发射.但衬底的放置方式会影响其上纳米棒的形态,竖直放置的衬底易生长尺寸分布均匀的准有序排列的纳米棒.     

硅基底电子束蒸发铝膜阳极氧化特性

研究了硅衬底上电子束蒸发铝膜 ,在 H2 SO4 水溶液中阳极氧化形成硅衬底多孔氧化铝复合结构的过程 .硅衬底电子束蒸发铝膜的阳极氧化过程主要由多孔氧化铝的生长、氧化铝生长向氧化硅生长的过渡和氧化硅生长三个阶段构成 .硅衬底多孔氧化铝复合结构的透射电子显微镜观察表明 ,在硅衬底上形成了垂直于硅表面的氧化铝纳米孔 ,而孔底可形成 Si O2 层 .有序结构多孔氧化铝的形成不依赖于铝膜的结晶状态 ,而是由阳极氧化过程的自组织作用所决定的 .实验表明将多孔氧化铝制备工艺移植到硅基衬底上直接形成硅基衬底多孔氧化铝复合结构是可行的     

硅基底电子束蒸发铝膜阳极氧化特性

研究了硅衬底上电子束蒸发铝膜,在H2SO4水溶液中阳极氧化形成硅衬底多孔氧化铝复合结构的过程.硅衬底电子束蒸发铝膜的阳极氧化过程主要由多孔氧化铝的生长、氧化铝生长向氧化硅生长的过渡和氧化硅生长三个阶段构成.硅衬底多孔氧化铝复合结构的透射电子显微镜观察表明,在硅衬底上形成了垂直于硅表面的氧化铝纳米孔,而孔底可形成SiO2层.有序结构多孔氧化铝的形成不依赖于铝膜的结晶状态,而是由阳极氧化过程的自组织作用所决定的.实验表明将多孔氧化铝制备工艺移植到硅基衬底上直接形成硅基衬底多孔氧化铝复合结构是可行的,它也为硅基纳米材料的制备提供了一种新的自组织模板.     

ZnO薄膜的结构特征及光学性能评价

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在Al2O3(0001)衬底上生长ZnO薄膜,通过改变衬底温度及生长舱压力,得到了各种不同表面形貌的ZnO薄膜.扫描电镜(SEM)用来对样品的形貌进行观察,当衬底温度及生长舱压力分别为400℃,40Pa和450℃,8Pa时,得到了纳米管及纳米墙结构.利用X射线衍射谱(XRD)、透射光谱及光致发光谱对样品的结构及光学性能进行评价.实验结果证明对于较高的生长温度和较低的生长舱压力所生长的样品具有较好的结晶质量.     

分子束外延InSb薄膜材料的表面微观形貌研究

用原子力显微镜等方法研究了在InSb (001)衬底和(001)偏(111)B面2°衬底上分子束外延生长的同质外延薄膜和掺Al薄膜样品表面的微观形貌。对比了不同衬底同质外延时生长模式的差异,并观察了加入Al后引入的交叉影线,分析了其产生的原因。研究表明,使用有偏角的衬底更有利于减少分子束外延薄膜的表面缺陷。     

柔性衬底上六噻吩薄膜的有序生长

采用石英晶体微天平实时监测薄膜生长速率,控制衬底温度和生长速率,分别在柔性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)绝缘层和柔性氧化铟锡(ITO)透明导电层上真空蒸发沉积了分子有序排列的六噻吩薄膜.X射线衍射分析表明,对PVP层而言,六噻吩薄膜有序生长的条件为衬底温度90°c、生长速率10 nm/min,六噻吩分子链始终与衬底平行,降低衬底温度将导致薄膜结晶度的下降.而对ITO层来说,六噻吩薄膜有序生长的条件为衬底温度50℃、生长速率10 nm/min,衬底温度显著影响了六噻吩分子取向,室温下六噻吩分子链与衬底成一定夹角,随着温度的提高六噻吩分子链趋向与衬底平行.对PVP和ITO衬底,生长速率太高或太低都将导致薄膜结晶度的下降.     

Si衬底和Si-SiO_2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si SiO2 Si柔性衬底上生长了GaN外延层 ,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析 .在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层 ,其表面粗糙度为 0 6nm .研究了GaN外延层中的应力及其光学性质 ,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值 .研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量     

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.     

基于MBE替代硅衬底的材料综述

主要介绍了几种用MBE技术生长HgCdTe/CdTe的Si衬底的替代性衬底材料的基本参数,以及不同材料的最新生长过程及结果,和对它们的生长结果的比较分析,以此来选择较为适合替代Si衬底来生长HgCdTe/CdTe的衬底。本文通过一系列的对比,得出目前最有发展前景的替代衬底是GaSb衬底,是未来发展的方向。     

Growth and Optical Properties of ZnO Films and Quantum Wells

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.     

ZnO薄膜和量子阱的生长及光学特性

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

异质外延结构的失配位错和X射线形貌观察

我们利用X射线形貌技术,对GaAs衬底上外延生长的GalnAs、GaAlAs、GaAlAsP结构的失配位错等缺陷进行了观察和分析,也对InGaAsP/InP结构进行了初步观察。X射线形貌相的观察表明,GaAs衬底的异质外延结构中的失配位错,主要是在失配应力作用下位错的弯曲和滑移所致。尽管在GaAlAs层中加入少量磷作应力补偿,但组成的GaAlAsP四元层在压应力和张应力条件下都出现了大量失配位错。在InP衬底上外延生长InGaAsP/InP双异质结构时,在压应力和张应力条件下也可能产生失配位错。     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术,而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果. 作者在GaAs μm级别图形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下量子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

在不同衬底上生长ZnO薄膜及其特性研究

在不同衬底温度下用脉冲激光沉积法(PLD)分别在n-Si(111)、蓝宝石(001)和非晶石英衬底上生长了ZnO薄膜。首先对薄膜进行了X射线衍射(XRD)分析,找出在三种不同衬底上制得的结晶质量最好的ZnO薄膜所对应的最佳衬底温度。然后对最佳衬底温度下得到的ZnO薄膜分别进行了X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)和原子力显微镜(AFM)分析。结果表明,在硅衬底上生长的ZnO薄膜XRD谱半高宽最小,PL谱特征发光峰强度最强,AFM下的平均粒径最大,说明硅衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最好,而在石英衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最差。