ZnO/Si(111)界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

ZnO/Si (111）界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

退火对射频磁控溅射氧化锌薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射技术在SiO2/Si上淀积高c轴取向的ZnO薄膜,在氧气和氩气的混合气氛、不同温度(400~900℃)下进行快速热退火处理。利用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对薄膜结构、形貌与界面状态性能进行了分析。研究结果表明,ZnO薄膜的晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,衍射峰强度增强,峰位随之偏移;SEM分析显示薄膜呈柱状生长,表现出较好的c轴取向性;TEM分析表明ZnO与下电极Pt是呈共格生长,晶格匹配很好。     

制备参数和后处理对ZnO薄膜光学性质的影响

采用脉冲激光沉积技术在不同生长气氛氧压(10-3pa1、0-2Pa、10-1Pa、1Pa、10Pa)和生长衬底温度(250~600℃)下制备了高度c轴取向的ZnO薄膜。光致发光(PL)光谱表明,氧压和衬底温度对ZnO的光学性质有重要影响。制备紫外(UV)发射强的ZnO薄膜,要综合考虑氧压和衬底温度两个参数,衬底温度升高,氧气氛压强要相应升高。进一步研究表明,在化学配比失衡的情况下,升高衬底温度和退火会在ZnO中产生缺陷和杂质束缚电子态,束缚电子态引起的晶格弛豫使局域电子态发生多声子无辐射跃迁,ZnO深能级发射由辐射复合变为无辐射复合。     

ZnO纳米晶须的形态控制及其结构表征

采用激光分子束外延法先在Si(111)衬底上制备Zn薄膜,在不同的氧气体积流量和生长温度下,用热蒸发法在镀有Zn薄膜的Si(111)衬底上制备了不同形貌的ZnO纳米晶须。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的成分、微结构和形貌进行了表征。Zn薄膜在高温下被氧化,并为晶体生长提供均匀的成核点,有利于形成一定大小和数量的ZnO晶核。研究结果表明,氧气体积流量和生长温度对ZnO纳米晶须的形貌有一定的影响。     

MOCVD法制备ZnO薄膜的正交试验设计

采用低压-金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,结合正交试验设计,在(100)p-Si衬底上制备了高质量的ZnO薄膜.用室温光致发光研究了不同生长参数对ZnO薄膜光学质量的影响.通过正交分析法对所得样品相关特征指标的分析,得到生长温度、锌源温度和氧气流量3个独立工艺参数对薄膜光学质量的影响.结果表明,生长温度对薄膜光学质量的影响最大,其余依次为氧气流量和锌源温度,同时,通过分析还得到了最佳组合工艺.结合面探X射线衍射仪,分析了薄膜的结晶质量,发现在优化的工艺条件下制备出的ZnO薄膜具有较好的结晶质量.     

不同晶面蓝宝石和氧源对ZnO薄膜生长的影响

在c面和r面蓝宝石上用氧气和甲醇作为氧源分别沉积了ZnO薄膜.用X射线双晶衍射(DCXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对ZnO薄膜综合表征.证实了,面蓝宝石的表面能比c面的小,更有利于增原子的迁移,从而实现ZnO的二维生长.发现甲醇作为氧源生长的薄膜晶体质量跟氧气作为氧源的相比有较大提高,这可能源于预反应的减弱和甲醇的表面活化作用.在r面蓝宝石上用甲醇作为氧源生长出了表面平整的ZnO薄膜,其(1012)面的非对称衍射的摇摆曲线半高宽仅0.10.     

不同晶面蓝宝石和氧源对ZnO薄膜生长的影响

在c面和r面蓝宝石上用氧气和甲醇作为氧源分别沉积了ZnO薄膜.用X射线双晶衍射(DCXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对ZnO薄膜综合表征.证实了,面蓝宝石的表面能比c面的小,更有利于增原子的迁移,从而实现ZnO的二维生长.发现甲醇作为氧源生长的薄膜晶体质量跟氧气作为氧源的相比有较大提高,这可能源于预反应的减弱和甲醇的表面活化作用.在r面蓝宝石上用甲醇作为氧源生长出了表面平整的ZnO薄膜,其(1012)面的非对称衍射的摇摆曲线半高宽仅0.10.     

PLD方法在CVD金刚石膜上生长ZnO薄膜及其特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在(110)和(100)织构金刚石膜上成功制备出高度c-轴取向的ZnO薄膜,然后在纯氮气氛条件下对ZnO薄膜进行退火处理.作为比较,也在(100)Si上生长的ZnO薄膜进行了相同的处理.通过测量X射线衍射(XRD)谱和光致发光(PL)谱,研究了不同衬底性质和退火对薄膜结构和发光特性的影响.实验结果表明,在(100)织构金刚石上的ZnO膜具有最好的结晶质量,其半高宽只有0.2°.退火之后近紫外发光峰明显减弱的同时,绿色发光峰得到增强.这里归结为氮气退火后氧空位的增加,这点从退火后的XPS谱中可以得到进一步的确认.     

Ar气压对射频磁控溅射铝掺杂ZnO薄膜特性的影响

在Corning 1737玻璃衬底上射频磁控溅射沉积了铝掺杂ZnO薄膜(ZnO∶Al).薄膜沉积在衬底温度250℃、溅射功率100W和纯氩气氛中进行.通过在0.2～3.2Pa范围改变溅射氩气氛压力pAr,研究了不同pAr对样品的晶体结构、电学特性、光学特性和表观形貌的影响.利用X射线衍射(XRD)、透射和反射谱测量、扫描电子显微镜(SEM),发现不同pAr下ZnO∶Al薄膜都具有垂直于衬底C轴择优取向.在可见光谱范围,pAr对透过率的影响非常小,薄膜的平均透过率大于83%,但红外透过率与薄膜的电阻率成正比.在较低的溅射气压下(pAr=0.2Pa)获得的薄膜电阻率最小,对应有大的光学带隙(3.61eV).随着pAr的降低,晶粒尺寸增大.pAr对ZnO∶Al薄膜的表观形貌有显著的影响.     

ZnO：Ag薄膜的结构对其紫外发光增强的研究

利用脉冲激光沉积方法(PLD),在Si(100)衬底上生长了银掺杂的氧化锌薄膜(ZnO:Ag),所用的激光波长分别是1064 nm和355 nm.通过x射线衍射分析发现,两种不同激光沉积样品的晶体结构有很大的区别.此外,由1064 nm激光制备的ZnO:Ag薄膜,在氧气中800℃的条件下退火一个小时后,在其光致发光(PL)谱中发现,样品的紫外发光峰强度随薄膜中Ag含量增加而急剧增强,但在同样条件下处理的由355 nm激光制备的薄膜,没有观察到类似现象.经过分析和比较,我们认为这种紫外发光增强的特殊现象,是ZnO:Ag薄膜中的纳米Ag颗粒所引起的局部等离子共振而导致.     

Effect of annealing atmosphere on the electrical properties of nickel oxide/zinc oxide p–n junction grown by sol–gel technique

Zinc oxide (ZnO) and nickel oxide (NiO) thin films were prepared on glass substrates by a sol–gel method. Spin coating was used to fabricate a p-NiO/n-ZnO junction. The influence of the post annealing atmosphere (air or nitrogen) on the microstructure and surface morphology of NiO and ZnO thin films and the p-NiO/n-ZnO junction are examined. The structural properties are characterized by X-ray diffraction (XRD) and the surface morphology of the thin films and the p–n junction are investigated by atomic force microscopy (AFM). Optical properties are investigated by UV–visible spectroscopy and the electrical properties, such as I–V photocurrent, are characterized by a voltage source meter instrument. XRD patterns show that the films are polycrystalline with preferred orientation in the (002) direction for the ZnO films and the (200) direction for the NiO films. The AFM results indicate that the morphology of the ZnO and NiO films and the p-NiO/n-ZnO junction are mainly influenced by the annealing atmosphere. All films have a high optical transmittance of about 80% in the visible region and a sharp absorption edge. The optical band gaps of the two materials change with the annealing atmosphere (air or nitrogen). The p-NiO/n-ZnO heterojunction device has an average transmittance of over 80% in the visible region, which lies between the transmittance of the ZnO and NiO films separately. The ideality factor, barrier height, and series resistance of the heterojunction treated in different annealing atmospheres are determined by using conventional forward bias I–V characteristics and also Norde׳s and Cheung׳s methods.     

衬底温度对ZnO薄膜氧缺陷的影响

采用射频磁控溅射在石英玻璃和单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜，研究了衬底温度对ZnO薄膜中氧缺陷的影响。实验发现，ZnO薄膜c轴取向性随温度的升高而增强；当衬底温度达到550。C时，XRD谱上仅出现一个强的(002)衍射峰和一个弱的(004)衍射峰，显示ZnO具有优异c轴取向性。同时，随着温度的升高，ZnO薄膜的紫外透射截止边带向高波长方向漂移，其电导率也随衬底温度的升高逐渐增大，表明薄膜中的氧缺陷逐渐增多。这种氧缺陷是由于ZnO的氧平衡分压高于Zn所致，可通过提高溅射气体中氧含量来改善。     

磁控溅射氧化钛薄膜的电学特性研究

采用直流磁控溅射法在K9玻璃上制备了不同溅射温度和氧气流量的氧化钛(TiOx)薄膜.采用XPS、霍尔效应测试仪对薄膜的组份、载流子浓度和迁移率进行了测试,发现随着溅射氧气流量的增大,薄膜中的氧元素比例增大,载流子浓度减小,迁移率增大.分析了TiOx薄膜的电阻温度系数(TCR)与溅射温度和氧分压的关系,薄膜的电阻率从0....     

氧源的射频离化对ZnO MOCVD材料生长与性质的影响

在不同温度条件下，利用低压金属有机源化学气相沉积（LP-MOCVD）系统制备ZnO薄膜，对在氧源离化和非离化两种状态下生长的ZnO薄膜材料进行了相关的研究比较．通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、低温光致发光谱等方法研究了离化参数与生长速率、晶体质量、表面结构以及光学特性之间的相互关系，研究发现射频等离子体离化对薄膜生长速率等参数有明显的影响，通过优化相关离化实验参数可以极大的改进和提高材料的结构和光学性质．     

WZO薄膜生长及氧流量对其特性的影响

采用直流脉冲反应磁控溅射方法生长W掺杂ZnO(ZnO:W,即WZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜并研究了氧气流量对薄膜微观结构、组分、表面形貌以及光电性能的影响。实验结果表明,WZO薄膜具有良好的(002)晶面择优取向生长,且适当的氧气流量是制备优质WZO薄膜的关键因素。WZO薄膜表面形貌受薄膜结晶质量的影响。当氧气流量为2.08×10-7 m3/s时,WZO薄膜在400～1 500nm透过率达到84.5%,电阻率为4.61×10-3Ω.cm,迁移率为20.5cm2v-1s-1。XPS测试表明WZO薄膜中Zn和W均处于氧化态,其中W元素呈现W6+价态。     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

氧分压对PLD法生长Si(111)基ZnO薄膜性能的影响

在不同氧分压下用脉冲激光沉积(PLD)法在n型硅(111)衬底上生长ZnO薄膜。通过对其进行XRD、傅里叶红外吸收(FTIR)和光致发光谱(PL)的测量,研究了氧分压对PLD法制备的ZnO薄膜的结晶质量和发光性质的影响。XRD显示,氧分压为6.50Pa时可以得到结晶质量最佳的ZnO薄膜。PL谱显示,当氧分压由0.13Pa上升至6.50Pa时,位于380nm附近的主发光峰的强度最大。当氧分压进一步上升至13.00Pa时,主发光峰减弱,与氧空位有关的发光峰消失,显示出ZnO薄膜的PL谱和氧分压的大小密切相关。     

生长ZnO薄膜的氧分压对ZnO/PS体系光学性能的影响

采用电化学阳极氧化法,在p型（100）晶向的单晶Si片上制备多孔Si（PS）样品;以PS为衬底,采用射频反应磁控溅射技术在不同O2分压下沉积ZnO薄膜。X射线衍射（XRD）结果显示,所有ZnO/PS复合体系在衍射角为34.24°附近均出现较强的衍射峰,对应于ZnO的（002）晶面,说明样品具有良好的c轴择优取向;但由于...     

ZnO/(Ni)薄膜的制备与发光性能的研究

采用直流磁控溅射法制备了ZnO/(Ni)薄膜.研究了氧分压及Ni掺杂对ZnO薄膜的结构、光致发光特性及薄膜中的几种本征缺陷如氧空位(VO)、锌空位(VZn)、氧位锌(OZn)、锌位氧(ZnO)、间隙氧(Oi)、间隙锌(Zni)等浓度变化的影响.实验结果表明,随着氧分压的增大,466nm处的蓝色发光峰增强,掺Ni后蓝色发光峰也增强.通过分析,推测出蓝色发光峰可能是由ZnO薄膜中的间隙锌(Zni)点缺陷引起的.