PLD方法生长ZnO/Si异质外延薄膜的研究

用脉冲激光沉积法在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜。RHEED和XRD测试表明,直接沉积在Si衬底上的ZnO薄膜为多晶薄膜,且薄膜的结晶质量随衬底温度的升高而下降。相比之下,生长在一低温同质缓冲层上的ZnO薄膜则展现出规则的斑点状RHEED图像,说明它们都是外延生长的高质量ZnO薄膜。XRD与室温PL谱分析表明,外延ZnO薄膜的质量随衬底温度的升高得到明显的改善。在650℃生长的样品具有最好的结构和发光特性,其(002)衍射峰的半高宽为0.185°,UV峰的半高宽仅为86meV。     

PLD法制备氧化锌薄膜生长机制及发光特性的研究

利用PLD法在Si衬底上成功地制备了具有较好C轴择优取向生长的ZnO薄膜,从样品的XRD谱可以看出在环境氧压为20Pa,衬底温度为700℃时生长的样品的XPD谱(002)峰半高宽较窄,膜的结晶程度最好.不同的衬底温度下膜的生长机制也不一样,主要有:V-L-S机制和V-S机制.样品室温下的PL谱显示所有样品均出现UV发射和可见光区蓝绿光发射,而蓝绿光发射强度随氧压的增大而增强,表明样品的蓝绿光发射来源于样品中的受主缺陷.     

磁控溅射法制备CdS多晶薄膜工艺研究

采用磁控法制备了CdS薄膜,研究工艺参数对样品沉积质量、沉积速率及晶体结构的影响。实验发现,在不同衬底上制备CdS薄膜时需要采取不同的后续工艺措施以获得较好的沉积质量。同时,制备样品的沉积速率随衬底类型、衬底温度、溅射功率及溅射气压的变化而变化。讨论并给出了工艺参数对上述实验结果的影响机制。X射线衍射谱显示,制备样品是六方和立方两种晶型的混合,沿(002)和(111)晶面择优取向生长。随溅射功率的增大和衬底温度的升高,两种晶型互相竞争生长并分别略微占优势。当溅射功率增大到200 W,衬底温度升高到200℃时,占优势晶型消失,薄膜择优取向特性变得更好。此外,随着溅射气压的增大,样品结晶质量下降,在0.5 Pa时呈现明显非晶化现象。     

衬底材料对空心阴极沉积氢化微晶硅薄膜的影响

本文中,我们采用空心阴极等离子体增强化学气相沉积(MHC-PECVD)在玻璃、表面溅射氧化铟锡(ITO)的玻璃(玻璃+ITO)以及表面溅射ITO的聚酰亚胺(PI+ITO)柔性衬底上沉积氢化微晶硅(μc-Si:H),研究不同衬底材料对微晶硅薄膜性质的影响。我们发现在PI+ITO衬底上沉积薄膜的结晶率(Xc)最小,且结晶率最大值时的温度依赖沉底材料:对于PI+ITO衬底来说,结晶率最大值时的温度为200℃,而对于玻璃和玻璃+ITO衬底来说,这个温度会在250℃~300℃之间浮动。我们认为PI+ITO衬底上薄膜较低的结晶率与其较高的热膨胀系数(CTE)以及小分子和气体的释放有关。     

HWCVD在玻璃衬底上沉积硅薄膜的研究

采用热丝化学气相沉积法在玻璃衬底上沉积硅薄膜,采用扫描电子显微镜、拉曼光谱分析表征样品的形貌和结晶性,较为系统地研究了硅烷浓度、衬底到热丝的距离对硅薄膜生长过程及各种性质的影响,结果表明,较高的衬底温度及较低的硅烷浓度有利于薄膜的结晶.     

衬底温度对钇稳定氧化锆薄膜择优生长的影响

使用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上沉积钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜,用XRD分析薄膜的结晶取向,SEM和AFM观测薄膜表面形貌,研究了在200-650℃的不同衬底温度下薄膜的择优生长.结果表明:衬底温度较低的YSZ薄膜为非晶组织,衬底温度为300-500℃时YSZ晶粒以表面能低的(111)面首先择优生长,衬底温度超过550℃后晶粒活化能提高而使表面能较高的(100)晶粒择优生长.YSZ薄膜是典型的岛状三维生长模式,较高的衬底温度有利于原子在衬底表面迁移和重排结晶长大.同其它沉积技术相比,用PLD技术能在比较低的衬底温度下在Si(100)表面原位外延生长出较高质量的YSZ薄膜.     

反应沉积法制备c轴取向ZnO薄膜及表征

以二水合醋酸Zn为原料 ,采用反应沉积方法在非晶玻璃衬底上制备出了高度c轴取向、结晶良好的ZnO薄膜。研究了不同衬底温度和Zn源温度对ZnO薄膜性质的影响 ,探讨了不同衬底温度和Zn源温度下生长ZnO薄膜的最佳参数。本文还讨论了该方法制备ZnO薄膜的沉积机制及优化条件下样品的透光特性。     

衬底温度对低功率直流磁控溅射ZnO薄膜特性的影响

采用低功率直流反应磁控溅射法,在Si衬底上成功制备出了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射仪、荧光分光光度计研究了沉积温度对ZnO薄膜微观结构及光致发光特性的影响.结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜结晶质量;在室温下测量样品的光致发光谱(PL),观察到波长位于440nm左右和485nm左右的蓝色发光峰及527nm左右微弱的绿光峰,随衬底温度升高,样品的PL谱中蓝光强度都明显增大,低功率溅射对其蓝光发射具有很重要的影响.综合分析得出440nm左右的蓝光发射应与Zni有关,485nm附近的蓝光发射是由于氧空位形成的深施主能级上电子跃迁到价带顶的结果,而527nm左右的较弱的绿光发射主要来源于导带底到氧错位缺陷能级的跃迁.生长温度主要是通过改变薄膜中缺陷种类及浓度而影响着ZnO薄膜的发光特性的.     

HfO_2栅介质薄膜的结构和介电性质研究

采用脉冲激光沉积方法(PLD)在Si(100)衬底上生长了HfO2栅介质薄膜.利用X射线衍射(XRD)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)对其结构进行了表征,利用远红外光谱对其声子振动模式和介电性质进行了研究.结果表明,室温下制备薄膜为非晶,衬底温度400℃时已经形成单斜相的HfO2薄膜,1000℃退火后薄膜更趋向于(1-11)晶面取向,且结晶质量改善.薄膜的局域结构研究显示低衬底温度下生长的样品具有更短的Hf-O键长和更高的无序度.薄膜结构和薄膜质量影响其远红外声子模式,使得一些低频红外声子模式消失,造成其介电常数相对体材料有所降低,但由于影响介电常数的主要远红外声子模式依然存在,晶态薄膜仍然能保持一定的介电常数值.     

反应沉积法制备c轴取向ZnO薄膜及表征

以二水合醋酸Zn为原料，采用反应沉积方法在非晶玻璃衬底上制备出了高度c轴取向、结晶良好的ZnO薄膜。研究了不同衬底温度和Zn源温度和ZnO薄膜性质的影响，探讨了不同衬底温度和Zn源温度下生长ZnO薄膜的最佳参数。本还讨论了该方法制备ZnO薄膜的沉积机制及优化条件下样品的透光特性。     

射频溅射工艺参数对AZO薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜,研究了衬底温度及溅射工作压强对沉积薄膜的晶体结构、表面形貌及电学性能的影响。结果显示,随衬底温度增加,薄膜的结晶结构发生显著变化,而溅射工作气压增加主要影响沉积薄膜(103)面与(002)面的相对强度。薄膜的表面形貌受温度影响严重,而气压对形貌的影响相对较小。衬底温度增加,薄膜的电阻率急剧降低,迁移率和载流子浓度都显著增加,而工作气压增加则导致电阻率先减小后增大。     

衬底温度对N-Al共掺杂ZnO薄膜形貌及光致发光性能的影响

采用超声喷雾热解法在不同衬底温度条件下沉积了N-Al共掺杂ZnO薄膜,衬底为普通硅酸盐玻璃。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和荧光光谱仪表征了样品的晶体结构、形貌及室温光致发光性能。结果表明,ZnO颗粒尺寸随着衬底温度的升高而逐渐增大;低温下沉积的样品发光光谱中缺陷发射光占主导,随着衬底温度的升高这些缺陷发射光强度逐渐减弱,当温度升高到450℃时只有紫外发射光。缺陷发射光强度的减弱意味着薄膜缺陷浓度减小、晶体趋于完整,同时反映出施主型缺陷浓度随衬底温度的升高而逐渐减小,这对减弱ZnO薄膜p型掺杂时Vo或Zni等施主缺陷的自补偿效应很有意义。     

衬底温度对射频磁控溅射制备HfO2薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在氧氩比为0.2的混合气氛中,分别在室温、100℃、200℃、250℃、300℃、350℃和400℃温度下,在P-Si(100)衬底上制备了HfO2薄膜,并用SEM、XRD和AFM研究了衬底温度与薄膜沉积速率对微结构的影响.结果表明:随着衬底温度的增加,薄膜沉积速率呈减小趋势.室温沉积的HfO2薄膜为非晶态,当衬底温度高于100℃,薄膜出现单斜晶相,随着衬底温度继续增加,(111)择优取向更加明显,晶粒尺寸增大,薄膜表面粗糙度减小.     

螺旋波等离子体沉积纳米硅薄膜结构特性

采用螺旋波等离子体化学气相沉积(HWPCVD)技术,以SiH4作为源反应气体在Si(100)和玻璃衬底上制备了纳米Si薄膜。通过X射线衍射(XRD)、Raman光谱、原子力显微镜(AFM)对所制备的材料结构和形貌等特性进行表征,分析了纳米Si薄膜结构随衬底温度变化的规律。实验结果表明,在较低的衬底温度(100-300℃)范围内,可以实现高晶化度纳米Si薄膜的沉积,颗粒大小在4-8nm之间,样品的晶化度随着衬底温度升高而升高,晶粒大小也随之增大,样品表面光滑,晶粒分布均匀。     

沉积时间对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在氧气气氛中以高纯Zn为(99.999%)靶材,在单晶硅和石英衬底表面成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表明轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了ZnO薄膜的沉积时间对其性能的影响.结果表明,采用PLD法在室温下可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,但室温下沉积的ZnO薄膜的发射性能较差,沉积时间的延长不能改善薄膜的发光性能.     

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。     

连续式离子层吸附与反应法沉积CuSCN薄膜及其微观结构、光学特性研究

采用乙二醇作溶剂,以连续式离子层吸附与反应法(SILAR)实现硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜在ITO、TiO2薄膜以及玻璃衬底上的沉积.通过X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光透过谱等手段表征薄膜结晶性、表面和断面微观形貌以及光学特性.结果表明,衬底以及溶剂性质均对SILAR法薄膜沉积过程存在重要影响.ITO衬底上获得的CuSCN薄膜更为致密,呈结晶态,而TiO2薄膜衬底上的CuSCN薄膜主要由颗粒组成,为非晶态.随沉积次数增加,薄膜表面粗糙度增大,光学透过率逐渐下降.在优化条件下(ITO衬底,20次沉积循环),所得CuSCN薄膜表面致密均匀,可见光透过率约60%.     

工艺参数对直流反应磁控溅射ZnO:Al薄膜沉积速率的影响

实验以合金靶材在玻璃衬底上运用直流反应磁控溅射法制备了ZAO(ZnO:Al)透明导电薄膜样品.研究了O2气流量,衬底温度,以及反应气压和溅射功率等工艺参数对ZAO薄膜沉积速率的影响规律.结果表明:沉积速率随O2气流量的增加显著降低,靶面溅射模式由金属模式转变为氧化物模式,而且这种转变趋势在改变其他参数时依然明显;沉积速率随溅射功率的增大几乎成线性增加,但随衬底温度的变化并不大;在反应气压增大的情况下,沉积速率不断上升,达到最大值后,又随气压的增大不断下降.     

不同衬底温度下预沉积Ge对SiC薄膜生长的影响

分别在未沉积Ge和不同衬底温度(300、 500、700℃)沉积Ge条件下,利用固源分子束外延(SSMBE)技术在Si衬底上外延SiC薄膜.通过反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等仪器对样品进行测试.测试结果表明,预沉积Ge的样品质量明显好于未沉积Ge的样品,而且随着预沉积温度的升高,薄膜的质量在逐渐地变好.     

AlN薄膜的KrF准分子脉冲激光沉积

研究了采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上AlN薄膜的制备及其性质。结果表明,衬底温度从室温到800℃的范围内,所得到的AlN薄膜为(002)择优取向的纤锌矿结构。随着衬底温度的升高,AlN薄膜从纳米晶结构转为多晶结构,同时表面微粗糙度上升。AlN晶粒呈柱状生长机制。