ITO上磁控溅射ZnO薄膜及其光电性质

在ITO(In2O3:Sn)衬底上射频溅射ZnO薄膜,研究了射频溅射功率对ZnO薄膜的晶体结构,表面形貌及光学透过率的影响.结果表明,随着射频功率的提高,沿(002)方向生长的ZnO薄膜的结晶度显著增强,薄膜的表面颗粒略有减小,表面粗糙度由13.13 nm降低到5.06 nm.在300～400 nm波长范围内薄膜的光学透过率随着射频功率的增加而降低.在双层薄膜中空间内建电场的存在有助于光生电子和空穴有效地分离,使ZnO/ITO双层薄膜具有较强的光电响应能力,光电流达14μA.     

衬底温度对ZnS薄膜微结构和应力的影响

采用射频磁控溅射法分别在不同温度衬底上制备了厚度为320nm的ZnS薄膜,用XRD和光学相移技术研究了不同衬底温度下薄膜的微结构和应力.结果表明:不同温度衬底上沉积的ZnS薄膜均呈多晶状态,衬底温度由50℃上升到400℃的过程中,其择优取向发生了变化,晶粒有明显的生长方向;ZnS薄膜应力随着衬底温度升高逐渐减小,衬底温度在250～350℃之间的ZnS薄膜应力较小且在选区内分布比较均匀.     

衬底温度对Ta2O5薄膜结构和光学性质的影响

采用直流磁控溅射法在不同衬底温度下(27、150、300、450和750℃)制备Ta2O5薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性质进行分析研究。实验结果表明,当衬底温度450℃时,薄膜开始结晶。低于450℃,薄膜为无定形态,光学透过率随着衬底温度的升高而升高,在可见光区域最大透过率为85%。薄膜结晶生成晶粒,会对通过的光束产生散射,降低透过率,光学性能下降。这些结果说明衬底温度和薄膜材料的结构、结晶转变温度及光学性质密切相关。     

原位退火处理对ZnS/Si薄膜结晶性能的影响

采用脉冲激光沉积法在Si衬底上生长出厚度为400nm的一系列ZnS薄膜,进行原位退火处理,获得单晶结构的闪锌矿型ZnS薄膜。首次报道了采用原位退火处理后获得单晶ZnS薄膜为立方结构的闪锌矿且薄膜沿(111)晶面择优生长,同时研究了其结晶质量与退火工艺之间的关系。结果显示随着退火温度的升高,薄膜的平均晶粒尺寸由200℃的13.357nm增长到400℃的27.232nm,另外薄膜的平均粗糙度由2.05nm下降达到1.14nm。采用脉冲激光沉积法制备的ZnS薄膜在400℃退火后表现出极好的单晶择优取向生长以及良好的表面平整度,为研究单晶ZnS薄膜提供一种实验解决思路。     

衬底温度对Zn0.85 Mg0.13 Al0.020薄膜结构和发光特性的影响

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)基片上制备出Zn0.85Mg0.13Al0.02O薄膜。X射线衍射(XRD)证实Zn0.85Mg0.13Al0.02O薄膜为单相六角钎锌矿结构,衬底温度从室温升高到500℃,薄膜沿c轴择优生长。原子力显微镜(AFM)测量显示薄膜表面粗糙度随衬底温度的升高由9.32nm增加到19.94nm。荧光光谱仪(PL)测量显示薄膜在397nm附近有强的紫光发射,在486nm处有弱的蓝光峰,随衬底温度的升高紫峰强度提高15倍。在可见光范围内,薄膜平均透过率随衬底温度的升高由75%增加到95%,薄膜光学带隙分别为3.18,3.18和3.19eV。分析表明紫峰来自于自由激子复合,蓝峰由俘获在施主能级Zn填隙中的电子与俘获在受主能级Zn空位中的空穴复合而产生发光。     

非晶CuNiSnO薄膜的生长与光电性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法制备出一种新型的p型非晶氧化物-半导体非晶CuNiSnO(CNTO)。CNTO薄膜分别在室温(RT)与300℃的生长条件下获得,对其结构、光学和电学性能进行研究。研究结果表明,所得的CNTO薄膜为非晶态,表面平整,元素分布均匀。当衬底温度由RT升高至300℃时,CNTO薄膜的粗糙度由0.38nm下降至0.26nm;电阻率由高阻态转变为p型导电态,空穴浓度为4.06×10~(14)/cm~3。在300℃下生长的非晶CNTO薄膜表现为明显的p型导电,气敏测试结果进一步佐证了这一结论。此外,非晶CNTO薄膜可见光透过率达80%以上,为宽禁带非晶氧化物半导体,有望向透明显示领域发展。     

ICPCVD低温生长非晶硅的工艺及光学特性研究北大核心CSCD

文章利用ICPCVD在100℃及以下玻璃和蓝宝石片衬底上生长非晶硅薄膜,并通过调节Ar和SiH4气体流量比例、射频功率及衬底温度等参数,实现低温下高质量非晶硅薄膜的生长。随后用拉曼光谱表征分析研究了衬底温度变化对非晶硅薄膜沉积质量的影响,并计算出衬底温度为100℃时,非晶硅薄膜的结晶分数和微晶尺寸分别为64.4%和4.7 nm。此外还研究了非晶硅薄膜折射率和透过率等光学特性,并计算出薄膜的光学带隙最低为1.68。最后制备了两种a-Si/SiO_(2)/a-Si布拉格反射结构,厚度分别为36/100/41 nm和62/132/60 nm。两种结构在可见光和红外波段分别实现了90.4%和88.9%的最高反射率。     

PECVD法制备硅基ZnO薄膜光学性能的研究

使用薄膜分析系统研究在不同衬底温度下生长的硅基ZnO薄膜反射谱,了解衬底温度对薄膜的结晶状况影响。研究结果表明,随衬底温度的升高,晶粒之间融合长大,薄膜的折射率增大;在衬底温度450℃时生长的ZnO薄膜,薄膜的折射率最大为4.2,反射谱的吸收边更接近380nm,在520nm处有一个弱的吸收峰,与ZnO薄膜的PL谱测试结果一致。再升高衬底温度,晶粒会出现异常长大,晶粒排布将受到影响,导致薄膜折射率下降。     

基底温度对直流溅射Nb掺杂TiO2薄膜性能的影响

采用陶瓷靶直流磁控溅射,以玻璃为基底制备2.5wt%Nb掺杂TiO2薄膜,控制薄膜厚度在300~350 nm,研究了不同基底温度下所制得薄膜的结构、形貌和光学特性.XRD分析表明,基底温度为150℃、250℃和350℃时,薄膜分别为非晶态、锐钛矿(101)和金红石相(110)结构.基底温度250℃时,锐钛矿相薄膜的晶粒尺寸最大,约为32 nm.薄膜表面形貌的SEM分析显示,薄膜粗糙度和致密度随基底温度升高得到改善.薄膜的平均可见光透过率在基底温度为250℃以内约为70%,随基底温度升高至350℃,平均透过率下降为59%,金红石相的存在不利于可见光透过.Nb掺杂TiO2薄膜的光学带宽在3.68~3.78 eV之间变化.基底温度为250℃时,锐钛矿相薄膜的禁带宽度最大,为3.78 eV.     

电子束蒸发制备织构状纳米ZnO∶Al及其光电性能研究

采用真空电子束蒸发沉积设备在不同温度下(350~400℃)直接在玻璃基底上一次性生长400nm厚的织构状纳米掺铝ZnO薄膜。研究了不同的基底温度对掺铝ZnO薄膜的结构、电学性质以及光学性质的影响。研究发现,其光学透过率在390~1 100nm的整个波段都超过87%,在580~1 100nm光谱范围内光学透过率超过93%。当沉积温度为380℃时,掺铝ZnO薄膜的电阻率最低,其值可达1.2×10-4Ω·cm。     

基于透反射光谱确定Te/TeO_2-SiO_2复合薄膜的光学常数

基于电化学诱导sol-gel方法制备Te/TeO_2-SiO_2复合薄膜的紫外-近红外投射光谱实验,采用透反射光谱测量法推导出Te/TeO_2-SiO_2复合薄膜在200~1100nm波长范围内的光学常数,包括光学透过率、反射率、线性吸收系数、消光系数、线性折射率及禁带宽度。研究发现,复合薄膜具有高折射率(1.93~2.03),测试波长为1064nm,低吸收和禁带宽度宽(3.07~3.40eV)等光学特性,同时薄膜的光学常数对制备过程中的重要参数制备电压表现出强烈的依赖性,制备电压越大薄膜的光学透过率降低,薄膜厚度增大,线性折射率增大。     

Sb掺杂Sn_2S_3薄膜的制备及光学特性

真空蒸发制备Sb掺杂Sn2S3多晶薄膜(玻璃衬底),研究不同比例Sb掺杂对Sn2S3薄膜的结构、表面形貌、化学组分及光学特性的影响。实验给出5%掺Sb的薄膜经380℃热处理30min(氮气保护)得到正交晶系的Sn2S3∶Sb多晶薄膜,薄膜表面颗粒大小均匀,膜面致密有轻微颗粒聚集现象。薄膜体内Sn与S化学计量比为1∶1.49,掺Sb后为1∶0.543,薄膜中Sn、S、Sb分别以Sn2+、Sn4+、S2-、Sb5+存在。纯Sn2S3薄膜的光透过率在350~500nm波长范围内基本为零,随着波长增大,光透过率增加,其直接光学带隙为2.2eV,吸收边为564nm;掺Sb后薄膜的光透率明显降低,光学带隙为1.395eV比未掺杂时减小0.805eV,吸收边发生红移为889nm。     

ZnS薄膜的制备及性能研究

用射频溅射法在Si基片和石英基片上分别制备了490nm厚的ZnS薄膜,并在不同温度下进行退火处理.微结构分析表明:退火后的ZnS薄膜均呈多晶状态,晶体结构为立方闪锌矿结构的β-ZnS;随着退火温度的升高,薄膜的平均晶粒尺寸逐渐增大,由20℃的10.91nm增大到500℃的15.59nm,晶格常数在不同退火温度下均比标准值0.5414nm稍小.应力分析表明:退火后的ZnS薄膜应力减小,400℃时分布较均匀,平均应力为1.481×108Pa,应力差为1.939×108Pa.且400℃前为张应力,400℃以后转变为压应力.光学分析表明,随着退火温度的升高,ZnS薄膜的透过率增强,吸光度减弱.     

柔性衬底上AZO薄膜的附着力特性研究

使用脉冲激光沉积(PLD)方法在柔性衬底PMMA和PET上制备了具有高c轴择优取向的AZO(ZnO∶Al)薄膜。通过X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和纳米划痕仪,研究了在不同衬底下生长的薄膜样品的晶体结构、光学性能和附着力。结果表明,两种柔性衬底上生长的AZO薄膜都是单一的ZnO六方相,可见光范围内光学透过率均大于85%;PMMA、PET衬底上AZO薄膜的临界载荷数值分别为31.31mN和16.97mN,PET衬底上ITO薄膜的临界载荷数值为40.55mN。     

电子束蒸发制备CdS多晶薄膜及性质研究

采用电子束蒸发工艺在普通玻璃衬底上制备了硫化镉(CdS)多晶薄膜,研究了不同衬底温度对薄膜结构、表面形貌及光透过率的影响.测试结果显示:(1)不同衬底温度下沉积的CdS薄膜均呈现了〈002〉晶向的高度优势生长,属于六方相结构.随着衬底温度的升高,还逐渐出现了〈103〉、〈004〉、〈105〉等六方晶向;(2)CdS多晶薄膜表面连续,致密性好,且晶粒大小随着衬底温度的升高而增大;(3)低温下制备CdS薄膜吸收谱有较宽的吸收边,随着衬底温度的升高,吸收曲线趋于陡直.制备样品在550nm波段后的平均透过率都超过70%,符合作为CdTe太阳电池的窗口层.     

Ga_2O_3薄膜的常温磁控溅射制备对其结构及光学特性的影响

本文通过常温射频磁控溅射在单抛硅片和石英玻璃基底上溅射制备Ga_2O_3薄膜。采用分光光度计和椭偏仪测试薄膜的紫外光波段的透过率、折射率和光学吸收,利用X射线光电子能谱(XPS)测试了不同氧气氛下Ga_2O_3薄膜中氧元素的化学价态及其含量,X射线衍射(XRD)测试和拉曼散射光谱测试研究退火对薄膜生长及晶相结构的影响,采用微控四探针测试仪测试了薄膜的电阻率。研究了溅射功率、氩氧比、退火等工艺参数对薄膜结构及光电性能的影响。研究发现经过常温溅射后,再经过后退火处理的薄膜,无论在结构还是光学性能都优于之前传统制备工艺。结果显示:在氩氧比为80∶20、溅射功率为175 W、压强1.5 Pa条件下溅射2 h,沉积的薄膜厚度为197.6 nm,在紫外光波段吸收峰在284 nm,峰值透过率达到92.82%。在900℃退火下,薄膜的导电性能最好,电阻率达到137.21 m·cm。XRD测试和拉曼散射光谱结果表明,随着退火温度的升高,薄膜表现出择优生长趋势,发现β-Ga_2O_3的(201)、(401)和(403)的衍射峰随着退火温度的增加进一步增强。利用Tauc公式由透过率数据计算光学带隙结果表明,随着退火温度升高薄膜光学带隙由在4.93～5.28 eV范围内变化。     

非极性GaN用r面蓝宝石衬底

采用温梯法生长了非极性GaN外延衬底r(0112)面蓝宝石, 使用化学机械抛光加工衬底表面, 对衬底的结晶质量、光学性能和加工质量进行了研究. 结果显示r面蓝宝石衬底基本性能参数如下：平均半峰宽值为19.4arcsec; 位错密度为5.6×10³cm^-2, 波长大于300nm时的平均透过率大于80％; 光学均匀性Δn=6.6×10^-5; 平均表面粗糙度为0.49nm. 结果表明, 温梯法生长的r(0112)面蓝宝石衬底结晶质量好、位错密度低、光学性能优良、加工的表面质量高, 达到了GaN外延衬底的标准.     

PET衬底上ITO薄膜的制备及光电性能

用脉冲磁控溅射法在柔性衬底聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,研究了溅射气压、时间和衬底温度等工艺条件对ITO薄膜光电性能的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜的物相结构与表面形貌进行了分析。结果表明:薄膜的平均晶粒尺寸随衬底温度的升高而增大;当溅射时间增加时,方块电阻与光透过率均减小;当衬底温度升高时,方块电阻减小,可见光透过率增大。     

不同温度对原子层沉积掺铝氧化锌薄膜性能的影响

采用热原子层沉积(ALD)方法,在固定氧化锌与氧化铝沉积比例的情况下,研究了不同温度下在玻璃衬底上沉积的掺铝氧化锌薄膜性能的变化,特别是"ALD窗口"温度的影响。通过计算薄膜沉积速率,得到了薄膜沉积的"ALD窗口"温度范围为225~275℃,相应的沉积速率为0.214 nm/cycle。分析样品的表面形貌后发现,虽然反应的温度有所不同,但薄膜的微观结构均为密集堆积的纺缍体,它们的尺寸受到温度、晶体结构等因素的影响。结构分析表明,在"ALD窗口"温度范围内,所有沉积得到的样品均为(100)择优取向,并且结晶质量、晶粒尺寸以及(002)峰的相对强度均随着温度升高而增大。薄膜的光学透过率以及光学带隙没有随温度变化而表现出明显的变化,分别在80%(350~770 nm)和3.90 e V左右。薄膜的电导率和光学质量在"ALD窗口"内随温度增加而增长,直到300℃时达到最佳。     

石英基片上(110)取向PLZT薄膜及其光学性能研究

在低成本的石英玻璃衬底上制备高性能电光薄膜非常有吸引力。本文采用溅射方法,并结合Pb3O4气氛退火工艺,在ITO/石英玻璃衬底上制备锆钛酸铅镧(PLZT 8/65/35)薄膜。结果表明:在优化工艺条件下,薄膜为(110)方向择优生长,表面均方根粗糙度为3.1nm,可见光范围内透过率为81.3%,消光系数为0.003。这种表面光滑和高光学性能的PLZT薄膜在集成光学和光电子器件具有重要的应用潜力。