a-Si:H薄膜的磷-碳二元复合掺杂改性研究

以SiH4,PH3,CH4为源气体,采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,通过改变CH4流量制备了磷、碳二元掺杂非晶硅薄膜,研究了磷、碳二元掺杂对薄膜微观结构和光学性能的影响.用X射线光电子能谱仪(XPS)观察到了C-Si峰的存在,同时发现随着CH4流量的增加,薄膜中C元素含量逐渐增大.傅里叶转换红外光谱(FTIR)测试表明,掺杂薄膜中的H含量随着CH4流量的增加逐渐增大,由11.5%增大到24.6%.光学性能测试表明,随着CH4流量的增加,掺杂薄膜的折射率逐渐降低,而光学带隙逐渐增加.     

Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

磷掺杂比例对a-Si∶H薄膜太阳电池窗口层光电性能的影响

采用RF-PECVD法制备了磷掺杂氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜作为太阳电池窗口层.通过椭偏仪、Keithley 4200对所制备样品进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、消光系数、折射率、光学带隙及电导率等的影响.实验表明:薄膜沉积速率随掺杂浓度升高先减小再增大;薄膜消光系数、折射率及禁带宽度随掺杂浓度升高呈现先减小后增大再减小的现象;电导率则先增大后减小再增大.     

梯度掺杂生长绒面结构ZnO:B-TCO薄膜及其特性研究

采用新的金属有机化学气相淀积(MOCVD)-ZnO镀膜工艺技术-梯度掺杂技术生长绒面结构。研究ZnO:B-TCO薄膜。结果表明,梯度掺杂技术可有效增加薄膜晶粒尺寸和提高光散射作用。并且,梯度掺杂技术有效地提高了薄膜在近红外区域的光学透过率,有利于应用于宽谱域薄膜太阳电池。生长获得的MOCVD-ZnO薄膜,其薄膜电子迁移率为24 cm2/V,电阻率为2.17×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.20×1020cm-3,且在小于1 000 nm波长范围内的平均透过率大于85%。     

生长于Pt/Ti/SiO2/Si衬底的ZnxNi(1-x)Mn2O4薄膜的结构与光学性质

采用化学溶液法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上生长了ZnxNi1-xMn2O4（ZNMO, x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25）尖晶石氧化物薄膜。X射线衍射(XRD) 与场发射扫描电子显微镜(FESEM) 分析结果表明,Zn的掺杂浓度对ZNMO薄膜的结晶性和微结构有明显影响。用椭圆偏振光谱仪测量分析了ZNMO薄膜在300-1100nm波段的光学常数,并讨论了Zn掺杂对折射率n和消光系数k的影响。在薄膜的拉曼光谱中观测到两个峰A1g与F2g,A1g模式的相对峰位随着Zn的掺杂浓度x的增大而减小。由于晶格应变与晶格失配,拉曼峰峰位随Zn掺杂浓度的变化而轻微移动。     

Al掺杂半导体Mg2Si薄膜的制备及光学带隙研究

用磁控溅射方法在Si衬底上制备了Al掺杂Mg2Si薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计研究了掺杂含量对Mg2Si薄膜组分、表面形貌、粗糙度及光学带隙值的影响,XRD结果表明随着Al掺杂量的增加, Mg2Si衍射峰先增强后减弱. SEM及AFM的结果表明随掺杂量的增加,结晶度先增加后降低,晶粒尺寸减小,粗糙度先增加后降低.得到掺杂后薄膜间接跃迁带隙范围为0.423～0.495 eV,直接跃迁带隙范围为0.72～0.748 eV,掺杂前薄膜间接跃迁带隙和直接跃迁带隙分别为0.53 eV、0.833 eV.     

掺铝对ZnO薄膜光学常数的影响

采用溶胶-凝胶法在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO:Al薄膜,利用Kramers-Kronig色散关系对ZnO∶Al薄膜在300～600 nm波长区域的光学常数进行计算,研究了掺杂浓度对薄膜光学常数的影响.计算结果显示,在可见光区,薄膜的光学常数受铝掺杂浓度的影响很小,折射率、消光系数、复介电常数实部和虚部的数值基本恒定,分别约为1.6,0.08,0.27和2.5.在紫外区,薄膜光学常数受掺杂浓度的影响明显,随掺杂浓度提高,光学常数数值均减小,并且都在激子吸收峰(370 nm)处出现一极大值.     

有机功能薄膜的光学存储特性

研究了间硝基苯叉丙二腈 /邻苯二胺 (m- NBMN/ DAB)有机复合功能薄膜的光学存储特性。利用自制的光学信息写入系统研究了 m- NBMN/ DAB有机薄膜的静态存储特性 ,发现在 780 nm激光脉冲的作用下 m- NBMN/ DAB有机薄膜具有光学双稳态特性 ,并且在大气中加热薄膜可实现信息擦除。利用高分辨率扫描电子显微镜 (HRSEM)和红外吸收光谱 (IR)研究了 m- NBMN/ DAB复合薄膜的结构和光谱特性 ,对其光学存储机制进行了初步分析     

锰掺杂对钛酸锶铅铁电薄膜带-带跃迁和带尾吸收特性的影响

通过透射光谱研究了锰掺杂量对钛酸锶铅铁电薄膜光学特性尤其是带-带跃迁和带尾吸收特性的影响,并利用柯西色散关系获得了光学透明区的光学常数.研究表明:随着锰掺杂量的增加,钛酸锶铅铁电薄膜的禁带宽度减小而带尾能增加.禁带宽度随锰掺杂的收缩可以归因为锰3d轨道降低了导带底的能级及掺杂后晶格的减小.掺杂锰离子的随机占位和非等价掺杂后氧空位浓度的增加则是导致局域带尾态拓宽的主要原因.     

LSCO薄膜的制备及光学性能研究

采用化学溶液沉积法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备LaxSr1-xCoO3(简称LSCO)导电薄膜,对不同的La/Sr比以及掺入Ni的情况下LSCO导电薄膜的红外光学性质进行了比较研究.结果表明:LSCO薄膜的红外吸收与La/Sr的化学计量比值有关,当La/Sr为1∶1时,LSCO薄膜的红外吸收最强;在LSCO薄膜中掺入一定量的Ni后,其红外光吸收将会增强,这说明掺Ni有利于提高基于LSCO薄膜电极的铁电探测器的红外吸收能力.     

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.     

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。     

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.     

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．     

碱土金属锡酸盐薄膜的光学性质研究

用Varian Cary 5000紫外-可见-近红外分光光度计对几种碱土金属锡酸盐薄膜的光学透射谱进行了测量;用改进的包络线法对所得透射谱进行了相关计算,得到了碱土金属锡酸盐薄膜的折射率、吸收系数、厚度以及光学带隙等光学参数;对所得结果进行了理论分析,结果显示:锡酸盐薄膜在可见光波段满足经典的Sellmeier色散关系。用外推法计算了光学带隙并对光吸收过程进行了分析。     

不同组分La-Ni-O薄膜的红外光谱特性研究

采用射频磁控溅射和组合靶在260℃的(111)Si上制备了不同Ni、La含量比的La-Ni-O薄膜．通过拟合2～12．5μm波长范围的反射和透射光谱,得出了薄膜在此区间的折射率和消光系数．薄膜的折射率随波长的增长均呈现单调增大的变化趋势,并且随组分的变化,此趋势没有大的变化．而消光系数的邑散却对薄膜的组分具有很大的依赖性．实验结果同时表明,在La含量较高时,薄膜为无定型结构,并且具有较大的电阻率．当Ni、La含量比大于1：1．44后,薄膜具有(100)择优取向的赝立方钙钛矿结构,同时具有金属导电性．薄膜的晶面间距、电导率、折射率和消光系数随着Ni含量的增加具有相似的变化规律．并在Ni:La=1:1时,晶面问距和电阻率达到最小值．对所有实验现象,文中从LaNiO3薄膜的导电机理出发给出了理论分析,并取得了比较一致 的结果．     

紫外写入技术制备光波导器件研究

研究了采用PECVD方法生长的Si基SiO2波导材料的光敏特性.经过高压载氢处理,利用KrF准分子激光脉冲(工作波长为248nm)在波导材料中诱导出的折射率变化量达到0.005,相对值约增加0.34%.详细研究了紫外光诱导出的折射率变化沿样品深度方向的分布情况.最后,采用紫外写入法在PECVD方法生长的Si基SiO2波导芯层中制备出了单模波导和Y分束器样品,并观测到了通光现象,实测结果与模拟结果一致.     

Sb∶SnO2/SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶 凝胶 (sol gel)工艺制备了Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜。通过原子力显微镜 (AFM )观察了薄膜样品的表面形貌 ,利用紫外 可见光谱 ,p 偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明 ,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸 (～ 35nm)的大小 ,比表面积大 ,孔隙率高 ;薄膜的透光率高 ,可见光波段近 95 % ;其光学禁带宽度约 3 6 7eV。因此Sb∶SnO2 /SiO2 纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3 H8,C2 H5OH及NH3气敏特性的测试表明 ,Sb掺杂大大提高了SnO2 薄膜对C2 H5OH的灵敏度 ,纳米Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2 薄膜及Sb掺杂的SnO2 薄膜     

Sb掺杂SnO2/SiO2纳米光学气敏薄膜的制备及其性质

采用溶胶凝胶(sol-gel)工艺制备了Sb掺杂SnO2/SiO2复合膜。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外谱(FT-IR)及原子力显微镜(AFM)表征了薄膜样品的物相结构与表面形貌,利用紫外-可见光谱研究了复合薄膜光学特性．利用p-偏振光双面反射法对薄膜的气敏特性进行了测试。实验结果表明,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸(～35nm)的大小．比表面积大,孔隙率高;薄膜的透光率高,可见光波段近95％;纳米Sb：SnO2：SiO2复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2薄膜及Sb掺杂的SnO2薄膜。