A1掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜.用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量.实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在.AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大.随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大.随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小.因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400 ℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4 Ω·cm,载流子浓度可达1020 cm-3.     

Al掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜。用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量。实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在。AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大。随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大。随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小。因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4Ω.cm,载流子浓度可达1020cm-3。     

退火温度对SnF2掺杂SnO2薄膜性能的影响

利用电子束蒸镀技术在石英玻璃上沉积SnF2掺杂SnO2(FTO)薄膜.研究了不同退火温度对FTO薄膜结构和光电性能的影响.研究结果表明:升高退火温度可促进FTO薄膜中晶粒逐渐变大,结晶度变好,同时薄膜在可见光范围内的透射率随着退火温度升高逐渐增加,吸收边发生蓝移,禁带宽度显著变宽,这是由于载流子浓度增加导致的Moss-Burstein效应.升高温度时,薄膜电学性能随着退火温度升高有了很大改善,700℃退火处理后得到电阻率低至2.74×101 Ω·cm、载流子浓度为2.09×1020 cm-3、迁移率为9.93 cm2·V 1·s 1的FTO薄膜.     

掺磷低压化学汽相沉淀的硅薄膜

本文对于低压化学汽相沉淀方法沉积的多晶硅薄膜的电导性能进行了研究,并与大气压下沉积的薄膜的导电性能作了比较。低压薄膜在580℃和620℃下沉积成,然后用离子注入法掺入磷。在620℃下沉积的薄膜是多晶膜,而在580℃下沉积的薄膜最初是无定形膜,但经过热处理后,它就变成结晶膜。对于两种不同掺磷剂量的低压膜,研究了退火温度对电阻率的影响,发现电阻率随退火温度的升高而减小。580℃下沉淀的薄膜经退火后,它的电阻率总是比620℃下沉淀的薄膜的电阻率低,而且在退火温度较低的情况下,两者的差别最为显著。在第二组实验中,注入的磷量范围很宽,相当于平均掺杂浓度在2×10~(15)—2×10~(20)cm~(-3)之间。只有在浓度低于2×101~(15)cm~(-3)和高于2×10~(20)cm~(-3)的情况下,电阻率才是掺杂浓度的一个慢变化函数(Slowfunction);而浓度在2×10~(15)cm~(-3)和2×10~(20)cm~(-3)之间时,掺杂浓度稍有改变就会使电阻率发生很大的变化。如上所述,在580℃沉淀的薄膜,其电阻率总是最低,在掺杂浓度居于中间的情况下,这尤其显著。测量了霍尔迁移率,发现它在掺杂浓度近于6×10~(18)cm~(-3)时有一最大值,而且随掺杂浓度降低急速减小。可以预料,所观察到的霍尔迁移率的这种变化特性与薄膜是由含有大量载流子陷阱的晶粒间界环绕的微晶构成这一解释相一致。     

退火温度对AZO薄膜场发射性能的影响

以纯度为99.95%、Al2O3为2wt.%的ZnO-Al2O3金属氧化物为溅射靶材,采用射频(RF)磁控溅射的方法,在玻璃衬底上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,研究其场发射特性和导电性能,并分析了不同的退火温度对AZO薄膜的形貌、导电及场发射性能的影响。采用原子力显微镜(AFM)及X射线衍射(XRD)对AZO薄膜表面形貌与结晶特性进行测试的结果表明,随着退火温度的升高,AZO薄膜的表面粗糙度随之增大,AZO薄膜的结晶度变好;场发射性能研究的结果表明,AZO薄膜的开启电场随着退火温度增加呈先减小后增大的趋势,当退火温度为300℃时,AZO薄膜样品粗糙度最大,场发射性能最好,开启场强为2.8V/μm,发光均匀性较好,亮度达到650cd/m2,导电性能最好,电阻率为5.42×10-4Ω·cm。     

砷化镓中的硒注入

研究了400千电子伏的硒离子以3×10~(12)～2×10~(15)/厘米~2的剂量注入掺铬的半绝缘GaAs衬底中,并在800～1000℃的温度之间退火时,注入层的载流子浓度和迁移率的分布与剂量和退火温度的关系。退火中用溅射的氮氧化铝和氮化硅薄膜作为保护注入表面的密封剂。当沿随机方向或沿{110}面方向注入时,其载流子分布均呈现出“深尾”。业已发现,当注入剂量超过1×10~(14)/厘米~2时,为得到较高的载流子浓度和迁移率,退火温度不得低于900℃。用氮氧化铝膜密封的样品与用Si_3N_4膜密封的相比,载流子浓度要高2到3倍,且迁移率也略微高一些。用氮氧化铝薄膜作密封剂时,得到的最大载流子浓度大约是4×10~(18)/厘米~2。     

真空退火的CdTe/Au掺杂HgCdTe界面状态的影响

对使用CdTe覆盖的HgCdTe材料在不同温度下进行了一系列的退火实验.研究发现,退火可以改善电子束蒸发CdTe的晶体状态,使CdTe和HgCdTe之间的界面状态得到改善.Au掺杂HgCdTe覆盖CdTe后,真空条件下退火,240℃和300℃对Au掺杂的浓度分布改变不大,Au掺杂的浓度几乎不变.但是,温度的不同会对汞空位的浓度产生显著的影响,因此退火温度不同会使载流子浓度明显不同.退火温度从240℃升高至300℃后,霍尔测试得到的载流子浓度从2×10~(16)cm~(-3)左右升高至5.5×1016cm~(-3)左右.     

粉末靶磁控溅射制备AZO/Ag/AZO透明导电薄膜的特性

室温下采用射频磁控溅射粉末靶,在玻璃基底上制备了掺铝氧化锌/银/掺铝氧化锌(AZO/Ag/AZO)三层透明导电薄膜.通过优化中间银层厚度,优化了三层透明导电薄膜的光电性能.采用原子力显微镜和X射线衍射仪分别对薄膜的形貌和结构进行检测分析;采用紫外可见分光光度计和霍尔效应仪分别对薄膜的光电性能进行检测分析.结果表明,所制备的三层膜表面平整,颗粒大小错落均称;三层膜呈现多晶结构,AZO层薄膜具有(002)择优取向的六方纤锌矿结构,Ag层薄膜具有(111)择优取向的立方结构;当三层薄膜为AZO (20 nm) /Ag(12 nm) /AZO (20 nm)时,在550 nm处的透光率为88％,方块电阻为4.3Ω/□,电阻率为2.2×10-5 Ω·cm,载流子浓度为2.8×1022/cm3,迁移率为10 cm2/ (V·s),品质因子为3.5×10-2 Ω-1.     

GaN紫外探测器的Ti/Al接触的电学特性

在非故意掺杂的和掺Si的GaN薄膜上蒸镀Ti(24nm)/Al(nm)薄膜,氮气环境下400～800℃范围内进行退火。实验结果表明,在非故意掺杂的样品上,随退火温度的升高,肖特基势垒高度下降,理想因子升高,表面状况逐渐变差,600℃退火形成较低接触电阻的欧姆接触,比接触电阻率为3.03×10-4Ωcm2,而载流子浓度为5.88×1018cm-3的掺Si的样品未退火就形成欧姆接触,比接触电阻可达到4.03×10-4Ωcm2。     

Si(111)上生长LiNbO_3薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法,在Si(111)衬底上制备了LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、退火温度和溅射气体压强对LiNbO3薄膜结晶和表面形貌的影响,并用椭圆偏振仪测量了薄膜的厚度和折射率。结果表明:衬底温度为450℃时制备的薄膜,退火前后都没有LiNbO3相生成;衬底温度为500～600℃时,LiNbO3薄膜出现(012)、(104)和(116)面衍射峰,经600℃退火后3个衍射峰的强度加强;衬底温度为600℃时,经600～900℃退火得到的LiNbO3薄膜,除出现(012)、(104)和(116)面衍射峰外,还出现(006)面衍射峰;溅射气体压强从0.8 Pa增大到2.4 Pa时,经800℃退火后得到的LiNbO3薄膜表面晶粒团簇变小,而0.8 Pa制备的薄膜经800℃退火后LiNbO3相的结晶程度较其它压强下完善;900℃退火后得到的LiNbO3薄膜折射率为2.25,与LiNbO3晶体相当。     

单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

对NTD氢区熔单晶硅进行了不同温度下等时退火,采用Hall电学方法测量了电阻率、迁移率随退火温度的变化规律.利用红外吸收技术测量了单晶硅氢区熔退火前后及NTD氢区熔单晶硅不同退火温度下与氢、辐照缺陷有关的红外振动吸收峰变化,对辐照缺陷的退火行为进行了探讨.实验证实NTD氢区熔单晶硅在150～650℃范围内等时退火具有显著特点:在500℃下退火,出现电阻率极小值,即出现浓度很高的过量浅施主;P型向N型转变温度为400℃,迁移率恢复温度为500℃,载流子恢复温度为600℃,均明显低于NTD氩区熔单晶硅转型温度及迁移率和载流子恢复温度,这与氢积极参与辐照缺陷相互作用直接相关.     

单晶硅中氢与辐照缺陷的相互作用

对NTD氢区熔单晶硅进行了不同温度下等时退火,采用Hall电学方法测量了电阻率、迁移率随退火温度的变化规律.利用红外吸收技术测量了单晶硅氢区熔退火前后及NTD氢区熔单晶硅不同退火温度下与氢、辐照缺陷有关的红外振动吸收峰变化,对辐照缺陷的退火行为进行了探讨.实验证实NTD氢区熔单晶硅在150～650℃范围内等时退火具有显著特点:在500℃下退火,出现电阻率极小值,即出现浓度很高的过量浅施主;P型向N型转变温度为400℃,迁移率恢复温度为500℃,载流子恢复温度为600℃,均明显低于NTD氩区熔单晶硅转型温度及迁移率和载流子恢复温度,这与氢积极参与辐照缺陷相互作用直接相关.     

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.     

用溅射淀积法外延生长优质Cd_xHg_(1-x)Te薄膜

采用汞蒸汽等离子体阴极溅射技术,已同时在几种CdTe衬底上(总面积为20cm~2)外延生长了Cd_xHg_(1-x)Te薄膜。薄膜在加热到310℃的衬底上生成,其淀积速率为0.6μm.h(总厚度≤30μm)。采用不同的实验方法对薄膜的结晶学特性进行了分析,这些方法包括:反射X-射线形貌、衍射分布图的半值宽度(FWHM)测量、透射电子显微镜分析(TEM)和卢瑟福反向散射分析(RBS)。TEM法,摆动曲线和RBS的结果揭示出薄膜具有很高的结晶学质量(外延层内的位错密度接近10~4cm~(-2))。在4K和300K之间测量了Cd_xHg_(1-x)Te外延层的霍耳系数。衬底温度为285℃时淀积的外延层(镉的组分为0.23,厚度16μm),在77K测量的结果是:载流子浓度n大约为2.7×10.(16)cm~(-3);霍耳迁移率为64000cm~2·V~(-1·S~(-1)。当镉的组分为0,31时(外延层厚度为18μm),则得到n=1.6×10~(16)cm~(-3);霍耳迁移率为16000cm~2·V~(-1)·S~(-1)。淀积出来的外延膜在双温区炉子内的汞气氛中退火后,其电学性质得到改善。n型外延膜的电子迁移率提高到接近用非最佳退火参量得到的体材料的水平。     

用激光诱发淀积的Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te外延生长

在130℃用激光诱发淀积法(LAD)在(111)A面CdTe衬底上生长了n型Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te。在77K,其电子迁移率为4000～7000cm~2/V·s,载流子浓度为(0.7～3)×10~(16)cm~(-3)。外延薄膜经过410℃退火后可以转变成p型。已用离子注入制成了n~+/p光电二极管。     

退火工艺对La-Nb共掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜结构的影响

采用sol-gel法制备了Si基Bi3.25La0.75Ti2.94Nb0.06O12.03(BLTN)铁电薄膜,研究了退火温度、升温速率和退火时间对BLTN薄膜微观结构的影响。结果表明:制备的BLTN薄膜具有单一的钙钛矿结构,且为随机取向,表面平整致密;退火温度由550℃升高到750℃时,薄膜的衍射峰强度增强,晶粒尺寸由65 nm增大到110 nm;退火升温速率由10℃/min提高为20℃/min时,薄膜的晶化程度降低;退火时间对薄膜的晶相结构影响不大,但时间超过30 min会造成薄膜表面孔洞增多、致密性下降。     

NTD CZ-Si708cm~(-1)、742cm~(-1)、776cm~(-1)中照缺陷红外吸收带特性

本文报道了NTD CZ-Si 708cm~(-1)、742cm~(-1)、776cm~(-1)中照缺陷红外吸收带退火特性和温度特性的研究结果.三个带产生的退火温度为350℃-550℃,500℃退火效应最明显,峰强达到最大值;10-95K变温测量峰位频移为零.10-60K时,峰强随温度升高而平缓增加,60K时达到最大值.在60-95K温区,峰强随温度升高而迅速下降,至100K时已全部消失.     

硼离子注入硅的剖面分布

本文研究了硼离子注入硅的载流子浓度分布.实验表明,载流子浓度分布可以近似用线性扩散方程的解来描述.因此,通过结深的实验值得到了一套随注入剂量,退火温度和时间变化的扩散系数.用这套扩散系数又可以计算出能量 40-400keV,剂量5×10~(13)-1×10~(15)cm~(-2),退火温度900℃-1100℃,退火时间15分-2 小时这个范围内的载流子浓度分布.     

基于组分调节减小AZO表面等离子体损耗的研究

在蓝宝石衬底上制备了具有不同铝(Al)掺杂浓度的掺铝氧化锌(AZO)薄膜,并对其进行了紫外-可见吸收光谱、霍尔效应、折射率及介电常数测试,研究了Al组分对AZO薄膜的光电、表面等离子体性质的影响。随着Al组分浓度的逐渐增大,AZO薄膜吸收边发生蓝移且吸收强度逐渐减小,光学损耗减小;同时,载流子浓度与迁移率先增大后减小,而电学损耗先减小后增大。     

热处理温度对磁控溅射AZO薄膜的电学性能影响

利用射频磁控溅射制备了Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,通过X线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)及四探针等手段对薄膜进行了表征,研究了不同热处理温度对AZO薄膜的形貌、结构和电学性能的影响。研究表明,Al的掺杂体积分数约为1.2%,随着热处理温度的升高,薄膜颗粒大小均匀,AZO薄膜衍射峰强度先增强后减弱,当热处理温度为450℃时,该AZO薄膜的结晶性最好,电阻率最小为0.024 7Ω·cm。