纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

富硅氮化硅薄膜的制备及其发光特性

采用射频磁控反应溅射法制备了氮化硅薄膜.利用X射线衍射谱(XRD)、红外光谱(IR)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),通过与氮气中和空气中退火薄膜比较,对原沉积薄膜进行了成分与结构和发光特性研究.研究发现原沉积薄膜是部分晶化的富硅氮化硅薄膜,薄膜中晶态氮化硅颗粒的平均粒径为33 nm;在氮气中退火后,纳米颗粒增大;在空气中退火后,薄膜被氧化,晶态颗粒消失.在4.67 eV的光激发下,原沉积薄膜中观测到7个强的PL峰,其峰位分别为3.39,3.24,3.05,2.82,2.61,2.37和2.11 eV.在氮气和空气中退火后, PL峰位和强度有变化.对其光致发光机制进行了探讨, 认为硅悬挂键≡Si,氮悬挂键=N,硅错键≡Si-Si≡以及与氧有关的缺陷在富硅氮化硅薄膜高强度荧光发射中起主导作用.     

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。     

磁控溅射掺铒富硅氮化硅薄膜的光致荧光谱

Er-doped silicon-rich silicon nitride （SRN） films were deposited on silicon substrate by an RF magnetron reaction sputtering system. After high temperature annealing, the films show intense photoluminescence in both the visible and infrared regions. Besides broad-band luminescence centered at 780 nm which originates from silicon nanocrystals, resolved peaks due to transitions from all high energy levels up to 2H11/2 to the ground state of Er^3＋ are observed. Raman spectra and HRTEM measurements have been performed to investigate the structure of thefilms, and possible excitation processes are discussed.     

衬底温度对ZnO薄膜特性的影响

用脉冲激光沉积(PLD)的方法制备ZnO薄膜。通过对薄膜的X射线衍射(XRD)测试,分析了不同衬底温度下薄膜的结晶状况;通过对薄膜的光致发光谱线的测试,分析了不同衬底温度下薄膜的光致发光状况,同时进行了薄膜表面结构的测试。结果显示,衬底温度为400℃的样品结晶质量较高,具有C轴的择优取向,同时发光性能达到相对优化。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .     

制备工艺对ZnO薄膜的结构与光学性质的影响

利用射频磁控反应溅射技术生长出具有高度晶面(0002)取向的ZnO外延薄膜。通过AFM、XRD、吸收光谱和荧光光谱等测试手段,分别研究分析了不同衬底、不同溅射气氛和退火对ZnO薄膜结构及光学性质的影响。研究表明,在200℃低温生长的硅基ZnO薄膜具有几百纳米的氧化锌准六角结构外形;当氧氩比为4:1(质量流量比)时,吸收谱激子峰最佳;退火后,激子峰(363 nm)加强,同时出现了402 nm的本征氧空位紫光发射。     

衬底温度对氧化锌薄膜场发射性能的影响

利用射频磁控溅射法制备了不同衬底温度的氧化锌(ZnO)薄膜.研究了其场发射特性,分析了场发射特性和衬底温度的变化关系.实验结果表明, 开启电场随着衬底温度的增加呈先增大后减小的趋势,场发射特性的变化是由于衬底温度的改变引起表面形貌的变化所致.衬底温度为300 ℃时沉积的ZnO薄膜样品粗糙度最小,场发射性能最差,其开启场强为1.7 V/μm,场强为3.8 V/μm时电流密度仅为0.001 97 A/cm2;衬底温度为400 ℃时沉积的ZnO薄膜样品表面粗糙度最大,场发射特性也优于其他薄膜;开启场强为0.82 V/μm, 场强为3.8 V/μm时电流密度稳定在0.03 A/cm2.Fowler-Nordheim(F-N)曲线为直线表明, 电子是在外加电场的作用下隧穿表面势垒束缚发射到真空的.     

射频磁控溅射法低温沉积MnZn铁氧体薄膜

采用磁控溅射法在Si(100)、Si(111)和玻璃基片上原位沉积MnZn铁氧体薄膜,用X线衍射(XRD)仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征薄膜的物相结构与微观形貌,用振动样品磁强计(VSM)测试薄膜的磁性能.结果表明,在Si(100)基片上原位沉积的MnZn铁氧体薄膜,在较低的基片加热温度(Ts=50℃)下即可晶化;Ts升高,MnZn铁氧体薄膜的XRD衍射峰强度逐渐增强;当Ts≤150℃时,MnZn铁氧体薄膜X线衍射主峰为(311),但当Ts≥200℃后,MnZn铁氧体薄膜沿{111}晶面生长.在Si(111)和玻璃基片上沉积的MnZn铁氧体薄膜,其XRD衍射主峰分别为(111)和(311).     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

基底温度对直流磁控溅射ITO透明导电薄膜性能的影响

用直流磁控溅射法制备透明导电锡掺杂氧化铟(ITO)薄膜,靶材为ITO陶瓷靶,组分为m(In2O3):m(SnO2)=9:1.运用分光光度计,四探针测试仪研究了基底温度对薄膜透过率、电阻率的影响,并用X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行结构分析.计算了晶面间距和晶粒尺寸,分析了薄膜的力学性质.实验结果表明,在实验设备条件下,直流磁控溅射ITO陶瓷靶制备ITO薄膜时,适当的基底温度(200℃)能在保证薄膜85%以上高可见光透过率下,获得最低的电阻率,即基底温度有个最佳值.薄膜的结晶度随着基底温度的提高而提高.     

硅基硫化锌薄膜的溅射法生长技术

利用射频磁控溅法在Si衬底上制备ZnS薄膜,用X射线衍射技术对薄膜的结构相变进行研究,揭示了Si衬底上ZnS薄膜的微观结构和相变特征与溅射功率的关系,为寻找高新发光材料提供依据。     

射频磁控溅射法沉积透明柔性导电CdO薄膜

随着透明电子器件和柔性显示器的发展,柔性透明导电薄膜正在受到越来越多的关注.采用射频磁控溅射法在柔性衬底上低温沉积高透过率、低电阻率的CdO薄膜.研究了O2流量对薄膜的结晶性能、光学性质和导电性能的影响.研究结果表明,室温下沉积的CdO薄膜均为结晶性能良好的立方结构薄膜,(200)取向性明显.另一方面,O2流量对CdO薄膜的光电性能有很大的影响.O2流量过小时,薄膜的透光率较差,而当O2流量较大时,薄膜的电阻率较大,当O2流量大于3 cm3/min时,光学透光率不再有大的变化.     

LP同质过渡层对ZnO薄膜结构性能的影响

采用磁控溅射法低功率在玻璃衬底上制备低功率(LP)过渡层,再在其上高功率生长ZnO薄膜,研究了LP过渡层对薄膜结构性能的影响。XRD和SEM结果表明,引入LP过渡层后,高射频(RF)功率溅射的ZnO薄膜(002)定向性显著改善。随溅射功率的提高,薄膜(002)定向性有所下降,但致密性明显好转。与无过渡层薄膜相比,在溅射功率分别为30 W和50 W过渡层上生长的薄膜晶粒变大。研究表明,在30 W的LP过渡层上用200 W功率制备的薄膜性能最佳。     

射频磁控溅射GaP薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射方法在ZnS衬底上制备了不同工艺参数下的GaP薄膜,并通过FTIR分析了工艺参数对GaP薄膜红外透过率的影响规律.利用优化后的工艺参数成功地制备了厚为10.5 μm的GaP膜,根据膜系设计结果制备了DLC/GaP膜系.实验表明,GaP厚膜与基体结合性能较好,光学性能亦有所改善;DLC/GaP膜系的红外增透效果良好,在8～11.5 μm波段平均透过率净增5.69%,足以满足8～11.5 μm增透要求.     

射频磁控溅射法制备(Ba_(0.7)Sr_(0.3))TiO_3铁电薄膜

采用射频磁控溅射法制备了用于非致冷红外焦平面阵列的 ( Ba0 .7Sr0 .3) Ti O3( BST)铁电薄膜。研究了BST铁电薄膜的制备工艺 ,分析了 BST铁电薄膜的晶体结构和微观形貌。测试了其介电特性 ,测得的相对介电常数 -温度曲线表明制备的 ( Ba0 .7Sr0 .3) Ti O3铁电薄膜的居里温度在室温附近 ,约 3 0°C处。     

RF磁控溅射法原位制备C轴择优取向ZnO薄膜

采用RF磁控溅射法在玻璃衬底上原位低温生长ZnO薄膜.生长出的薄膜对可见光具有高于90%的透射率,该薄膜具有良好的C轴取向.利用X射线衍射(XRD)的测试结果,分析了溅射工艺条件如衬底温度、氩氧比和溅射气压等对薄膜性能的影响,得到最佳的生长工艺条件为:衬底温度300 ℃,溅射气压1 Pa,氩氧比为25 sccm∶15 sccm.在此条件下生长的ZnO薄膜具有良好的C轴择优取向,并且薄膜的结晶性能良好.采用这种方法制备的ZnO薄膜适合用于制备平板显示器的透明薄膜晶体管和太阳电池的透明导电电极.