沉积功率和退火工艺对PE-ALD氧化铝薄膜的影响

Al2O3薄膜常用于有机电子器件的稳定化封装.除了薄膜的水气渗透率特性,薄膜的表面粗糙度、润湿性和折射率等性能也会影响薄膜的最终封装效果.采用自制等离子增强原子层沉积(PE-ALD)系统在低温下成功制备了Al2O3薄膜,研究了沉积功率和退火参数对Al2O3薄膜微观形貌和性能的影响.结果表明,Al2O3薄膜的生长速率和折射率随沉积功率的增加分别呈现先增加后下降和不断增加的趋势,当沉积功率为1 800 W时,薄膜的线性生长速率达到0.27 nm/cycle,远高于传统热原子层沉积技术的沉积速率.退火处理不会改变Al2O3薄膜晶态,但改善了薄膜的表面粗糙度,降低了接触角和有机基团红外强度.得到了最佳的PE-ALD薄膜制备工艺条件,实现了对有机发光二极管器件的有效封装.     

氧分压对磁控溅射β-Ga2O3薄膜结构及光学特性的影响

通过磁控溅射沉积以及高温热退火处理,在5.08 cm(2 inch)c-plane蓝宝石异质衬底上制备出单晶β-Ga2O3薄膜,研究了溅射气氛中氧分压对β-Ga2O3薄膜的晶体结构以及光学特性的影响.通过调控氧分压,获得了具有{-2 01}晶面族X射线衍射峰的β-Ga2O3薄膜,其最大晶粒尺寸达到138 nm,在300～800 nm波段透射率大于80％,最大光学带隙达5.12 eV.最优的薄膜表面粗糙度达0.401 nm,800 nm波长处折射率为1.94.实验结果表明,降低氧分压有利于溅射粒子动能增大、数量增多,从而提升β-Ga2O3薄膜结晶质量、增加薄膜透射率和光学带隙;适当提高氧分压则有利于改善薄膜表面平整度,并提高致密度.     

RF磁控溅射功率对ZnO:Al薄膜结构和性能的影响

采用RF磁控溅射技术以ZnO:Al2O3(2 wt%Al2O3)为靶材在石英玻璃衬底上制备多晶ZnO:Al(AZO)薄膜,通过XRD、AFM、AES以及Hall效应、透射光谱、折射率等手段研究了RF溅射功率(50～300 W)对薄膜的组织结构和电学,光学性能的影响.分析表明:所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,并且通过对不同功率下薄膜载流子浓度与迁移率的研究发现对于室温下沉积的AZO薄膜,晶粒间界中的O原子吸附是影响薄膜电学性能的主要因素.同时发现当功率为250 W时薄膜的电阻率降至最低(3.995×10-3 Ω·cm),可见光区平均透射率为91%.     

不同衬底温度生长的La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜椭圆偏振光谱研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同Si(100)衬底温度下制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3(LSCO)导电金属氧化物薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明,随着衬底温度升高LSCO薄膜的结晶质量增加,在650℃和700℃下制备的薄膜是具有单一钙钛矿结构的多晶薄膜.通过椭圆偏振光谱仪测量了400～1100nm波长范围内该导电金属氧化物薄膜的光学性质,采用双Lorentz振子色散关系及三相结构模型(Air/LSCO/Si)拟合获得了薄膜的光学常数.结果表明,薄膜的折射率随着衬底温度的升高而减小,然而在可见-近红外波长范围内消光系数随着衬底温度的升高而增大.这主要与薄膜的晶化质量和导电性能有密切的关系.     

PEALD制备的Al2O3薄膜在n-TOPCon太阳电池上的钝化性能

对采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)法制备的Al2O3薄膜在n型单晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池正表面的钝化性能进行了研究.采用少数载流子寿命、X射线电子能谱(XPS)及J-V特性的测试分析,重点研究了 Al2O3沉积温度、薄膜厚度及薄膜形成后不同退火条件对钝化性能的影响,实现了低表面复合速率、良好钝化效果的产业化制备的Al2O3薄膜工艺.研究结果表明,在沉积温度为150℃、膜厚为5 nm、退火温度为450℃时,测试计算得出薄膜中O和Al的原子数之比为2.08,电池发射极正表面复合速率较低,达到了Al2O3钝化的最优效果,并且分析了 Al2O3薄膜的化学态和形成机理.利用其Al2O3薄膜工艺制备的n型单晶硅TOPCon太阳电池开路电压提升了 8 mV,电池的平均光电转换效率达到了 23.30％.     

VO2/Al2O3复合膜系制备及其相变特性

钒的氧化物具有对温度敏感的半导体-金属可逆相变特性.在多种钒氧化合物中,VO2的相变温度点约为68℃,适用于很多应用领域.VO2长期暴露在空气中时,会被氧化.研究了通过制备VO2/Al2O3复合膜系来保持氧化钒薄膜的稳定性的方法.采用TFCalc薄膜设计软件,设计了VO2/Al2O3复合膜系.依据材料的折射率和消光系数,优化了膜系各膜层的厚度,分析了复合膜系的相变特性.采用磁控溅射方式制备了氧化钒薄膜,再通过氧氩混合气氛热处理得到VO2占主要成分的氧化钒薄膜.在氧化钒薄膜上采用射频磁控溅射方法封装了120 nm厚的Al2O3膜.利用分光光度计测量分析了膜系的相变特性,Al2O3膜对VO2膜的相变性能影响很小.Al2O3膜适于VO2薄膜的封装.     

沉积温度对反应电子束蒸发TiO2薄膜结构和光学性能的影响

TiO2具有较高的折射率,在光学方面有着广泛的应用.文中采用等离子辅助反应电子束真空蒸镀法,以Ti为膜料、纯度为99.99%的O2为反应气体,在玻璃衬底上制备了TiO2薄膜.使用XRD、OM、SEM分别对50℃、150℃、300℃三个不同沉积温度下制备的薄膜及其经过450℃真空退火1 h后的结构进行了分析,并对薄膜的折射率进行测量.实验结果表明,提高沉积温度可以增加成膜原子的能量及其在衬底上的扩散能力,使沉积的薄膜结构平整致密,具有较高的折射率.     

Pb_(1 - x) Ge_x Te薄膜的光学性质

对 PVD沉积 Pb1 - x Gex Te薄膜研究发现 Pb1 - x Gex Te是一种高性能的红外材料 ,在 3～ 2 5μm光谱范围具有较好的透光性能 ,室温下的折射率为 4.8～ 5 .6 .薄膜的光学性质 ,包括透射率、色散关系以及折射率的温度系数dn/ d T,与材料中组分 x、环境温度和薄膜的沉积工艺条件有密切关系 .适当地改变组分和工艺条件 ,可以使薄膜的折射率温度系数 dn/ d T从负变到零并转为正 ,这对于制备高温度稳定性的红外光学薄膜器件具有重要的意义     

电子束蒸发方法研究Mg2Si的薄膜及其光学带隙

Mg_2Si材料作为一种新型环境友好半导体材料,其薄膜制备方法及其光学性质的研究对其应用研发起到基础性作用.采用电子束蒸发方法在Si(111)衬底上沉积Mg膜,在氩气环境下进行热处理以制备Mg_2Si半导体薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、分光光度计对制备的Mg_2Si薄膜进行表征.在氩气环境、温度500℃、压强200 Pa下,研究热处理时间(时间3-7 h)对Mg_2Si薄膜形成的影响.XRD和SEM结果表明:通过电子束蒸发沉积方法在500℃、热处理时间为3~7 h能够得到Mg_2Si薄膜.热处理温度是500时,最佳热处理时间是4 h,得到致密度好的薄膜.通过对薄膜的红外透射谱测试,得到了Mg_2Si薄膜的光学带隙,其间接光学带隙值为0.9433 eV,直接光学带隙值为1.1580 eV.实验数据为Mg_2Si薄膜的研发在制备工艺和光学性质方面提供参考.     

退火温度对电子束沉积Ag/TiO2薄膜光学性质和光催化性能的影响

研究了退火温度对电子束制备Ag/TiO₂薄膜光学 性质和光催化性能的影响。在石英玻璃、硅片 上沉积了Ag/TiO₂复合薄膜,在空气氛围下,进行了400℃, 500℃的退火一小时.用紫外-可见分光光度 计、X射线衍射仪(XRD) 、原子力显微镜(AFM)对沉积和退火后的薄膜分别进行光学、结构、 形貌分析。结 果表明:300℃下制备的Ag/TiO₂复合薄膜为无定形结构,400℃以上薄呈多晶态。吸光度和表面粗糙度 随退火温度的增加而增大,薄膜的光学带隙随退火温度的增加而减小。锐钛矿相表现出了更 好的光催化性能。     

化学溶液法制备PbZr0.5Ti0.5O3／La0.5Sr0.5CoO3铁电多层薄膜的结构和光学性质研究

采用金属有机化学液相沉积法在Si衬底上制备了La0.Sr0.5CoO3(LSCO)导电金属氧化物薄膜，采用溶胶－凝胶法在LSCO导电金属氧化物薄膜上沉积了PbZr0.5Ti0.5O3（PZT）铁电薄膜，X－射线测量结果表明在700℃的退火温度下制备的PZT／LSCO铁电多层薄膜呈（110）取向的钙钛矿结构，谢乐公式估算铁电薄膜的晶粒尺寸为50－80nm，原子力显微镜观察结果显示：薄膜表面平整，均方根粗糙度（RMS）小于5nm，用拉曼光谱测量表明PZT薄膜呈拉曼活性，椭圆偏振光谱仪用来表征薄膜在400－1700nm波长范围的光学性质，用洛仑兹模型来描述PZT和LSCO薄膜的光学性质，获得PZT和LSCO薄膜的折射率，消光系数等光学常数谱。     

溶胶—凝胶法制备的PbTiO3薄膜的光学性质研究

采用溶胶－凝胶法在石英玻璃衬底上制备出均匀透明的无定形PbTiO3薄膜，并对其 光学性质进行了详细的研究，发现其折射率的波形符合经典的Cauchy函数。由半导体理论计算得到无定形的PbTiO3薄膜的光学禁带宽度为3．84eV.FTIR透射光 谱研究表明无定形PbTiO3薄膜在中红外波段没有吸收峰出现，对于在550℃下 快速热退火得到的PbTiO3薄膜，通过远红外反射光谱测量，观察到了6个约外活性声子膜。     

Bi3．25La0．75Ti3O12超薄铁电薄膜的光学性质研究

采用化学溶液沉积法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了厚度小于100nm的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜，测量了光子能量为2～4．5eV的紫外可见椭圆偏振光谱．根据经典的电介质光学色散关系和五相结构模型，拟合获得薄膜在透明区和吸收区的光学常数、表面粗糙度、薄膜与衬底界面层以及BLT薄膜的厚度．薄膜在透明区的折射率色散关系可以通过单电子Sellmeier模型成功地进行解释．最后，根据Tauc’s法则，得到Bi0.25La0.7Ti3O12薄膜的直接禁带宽度为3．96eV．     

含氢非晶碳膜 （a-C:H）红外光学特性的研究

采用端部霍尔离子源在硅基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C:H），并测量了4 000~1 500 cm-1的红外透射光谱。基于单层薄膜的透射关系，获得了仅有六个拟合参数的光学常数计算模型。利用该模型，可以同时获得薄膜在宽波段范围内的光学常数和厚度:折射率的最大值为1.94，消光系数的最大值为0.014 9，拟合薄膜厚度为617 nm 。     

Bi4-xLaxTi3O12铁电薄膜结构和光学性能研究

用化学溶液沉积法分别在Si(100)和石英玻璃衬底上成功制备了一系列Bi4-xLaxTi3O12(BLT)铁电薄膜;用X-射线衍射仪测量了不同退火温度和不同掺镧量的BLT薄膜的结晶情况,结果显示随着退火温度的升高BLT薄膜结晶越来越好,镧的掺入并不改变钛酸铋薄膜的钙钛矿结构;用椭偏光谱仪对不同退火温度的BLT薄膜进行了椭偏光谱测量,分析得到了薄膜的光学常数谱;用激光显微拉曼光谱仪对不同掺镧量的BLT薄膜进行激光拉曼谱测量,得到了BLT薄膜振动模式随掺镧量的变化.     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。     

化学溶液法制备的Ba0.9Sr0.1TiO3薄膜的结构及光学特性研究

采用高度稀释的前驱体溶液在LaNiO3(LNO)薄膜上沉积了Ba0.9Sr0.1TiO3(BST)薄膜。X-射线衍射分析表明BST薄膜呈高度的（100）择优取向。原子力显微镜测量发现制备的BST薄膜具有大的晶粒尺寸80-200nm。用椭偏光谱仪测量了光子能量为0.7-3.4eV范围内BST薄膜的椭偏光谱，用Cauchy模型描述BST薄膜的光学性质，获得了BST薄膜的光学常数谱和禁带宽度Eg=3.36eV。     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的化学溶液法制备及椭偏光谱研究

用化学溶液沉积法在Si衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO 3(LSCO)导电薄膜.X-射线衍射结果表明退火温度600℃可以使LSCO薄膜晶化,薄膜没 有明显的择优取向并呈单一的钙钛矿相.原子力显微镜研究结果表明LSCO薄膜表面平整、无 裂纹及晶粒尺寸较大.用椭偏光谱仪测量了波长300～1700nm范围内LSCO薄膜的椭偏光谱.用适当的拟合模型进行拟合,获得了LSCO 薄膜的光学常数(包括折射率,消光系数,吸收系数等)谱.     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学性能和结构表征

在不同的沉积温度下,用热蒸发方法在熔融石英(JGS1)上制备了LaF3单层薄膜。分别采用分光光度计测量了薄膜样品的透射率和反射率光谱,反演得出薄膜的折射率和消光系数;采用原子力显微镜(AFM)观察了样品的表面形貌,并通过表面粗糙度计算得出总积分散射损耗;采用X射线衍射仪(XRD)测试了薄膜的晶体结构,由衍射谱图拟合得到衍射峰的半峰全宽,进而计算出薄膜晶粒的平均尺寸。实验结果表明,随着沉积温度的升高,LaF3薄膜的结晶状况明显变好,晶粒尺寸逐渐变大,膜层变得更加致密,薄膜的光学常数和折射率不均匀性均呈线性变化。沉积温度的增加对薄膜表面粗糙度的影响不明显,散射损耗在光学损耗中所占比例较小,所以光学损耗的变化主要由吸收损耗引起。     

PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜透射光谱性质研究

采用溶胶凝胶方法在石英玻璃上制备了均匀透明的PbZr0.40Ti0.60O3(PZT)非晶薄膜，测量了200-1100nm的紫外可见近红外透射光谱，根据经典的包络计算方法，同时获得薄膜在透明振荡区的折射率，消光系数以及厚度，薄膜的折射率色散关系可以通过单电子sellmeier振荡模型成功地进行解释。最后，根据Tauc's法则，得到PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜的禁带宽度为3.78eV。