Cu掺杂非晶碳薄膜的电学性能及其载流子输运行为

以Cu-C拼接靶为靶材,用高功率脉冲磁控溅射制备出4种Cu含量(原子分数)低于10%的Cu掺杂非晶碳(a-C:Cu)薄膜,研究了Cu含量对a-C:Cu薄膜组分结构、电学性能以及载流子输运行为的影响。结果表明：随着非晶碳中Cu含量的提高,a-C:Cu薄膜中sp²-C的含量提高、团簇尺寸增大、薄膜电阻率、透过率和光学带隙均减小,费米能级向价带偏移。Cu含量为2.77%和3.88%的样品在150～250 K的载流子输运机制为Mott型三维变程跳跃传导,在250～350 K则为热激活传导;而Cu含量(原子分数)为5.4%和7.28%的样品在150～350 K均为Mott型三维变程跳跃传导。掺入Cu,可控制非晶碳薄膜的光学和电学性能。     

氮掺杂氟化非晶碳薄膜光学性质的研究

用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备氮掺杂氟化非晶碳(a-C:F:N)薄膜.用紫外-可见分光光谱仪、椭偏仪、傅立叶变换红外光谱仪对薄膜进行了检测.结果表明:随源气体中氮气含量的增加,光学带隙先减小后升高,折射率变化情况与之相反.在其它条件相同的情况下,升高沉积温度使得薄膜的光学带隙和折射率降低.光学带隙的大小与sp2键含量密切相关,sp2键浓度越大,薄膜的光学带隙越小.     

硼掺杂四面体非晶碳薄膜的光学特性研究

采用过滤阴极真空电弧技术制备了不同硼含量的掺杂四面体非晶碳薄膜(ta-C:B)。使用椭偏仪和紫外-可见光分度计测试了薄膜的折射率、消光系数、透过率和反射率。结果表明,硼含量小于2.13%时,硼含量增加,薄膜折射率缓慢增大;消光系数基本保持不变。当硼含量继续增加到3.51%和6.04%时,折射率分别迅速增加至2.65和2.71,相应的消光系数增大至0.092和0.154;而薄膜的光学带隙从2.29eV缓慢减小至1.97eV,后又迅速降至1.27eV。同时ta-C:B膜的透过率逐渐减小,反射率逐渐增大,表明硼的掺入降低了薄膜的透光性能。ta-C:B膜光学性能的变化,除了与sp3杂化碳的含量有关外,还取决于薄膜中sp2杂化碳的空间分布特点。     

氟化非晶碳膜结构的Raman和FTIR研究

利用反应射频磁控溅射法,以单晶Si片为衬底,在不同功率下制备了氟化非晶碳膜样品,并进行了不同温度的退火处理。采用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和原子力显微镜对样品的结构进行了表征。通过谱线Lorentzian分峰拟合方法,分析比较了不同功率下制备的氟化非晶碳膜sp杂化结构,得到了薄膜生长过程功率控制与结构的关系,功率增大、退火温度升高,膜内sp2相对含量增加。退火温度达到350℃时,薄膜中石墨结构明显增加。     

氮气退火对氟化非晶碳膜结构和电学性能的影响

采用电子回旋共振等离子体化学气相淀积(ECR-CVD)方法以C4F8和CH4为源气体制备了氟化非晶碳(a-C:F)膜并在氮气气氛中对a-C:F膜进行了退火处理研究.X光电子能谱(XPS)化学结构分析表明,退火后a-C:F膜中CF3,CF2和CF含量减少,而C-CFx(x=1～3)交联结构增多.电学性能研究指出,退火后a-C:F薄膜的介电常数由于电子极化和薄膜密度的增大而上升,Al/a-C:F/Si结构的阻滞效应由于界面态密度下降而减弱,同时a-C:F膜的π-π*带隙和电荷陷阱能量减小并导致薄膜漏电流增大.     

C掺杂浓度对ZnO薄膜电学和结构的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上成功制备了不同C掺杂浓度的ZnO∶C薄膜,借助于X射线衍射仪(XRD)、霍尔测试(Hall)、X射线光电子谱(XPS)和拉曼散射光谱(Raman)等测试手段系统研究了ZnO薄膜的结构、电学以及拉曼特性并分析了C在ZnO薄膜中存在形式。结果表明,所有薄膜都呈纤锌矿结构并具有高度的c轴择优取向。随着C掺杂浓度的增加,薄膜的n型导电性能不断增强,其主要原因是ZnO薄膜中的C替代Zn位起施主作用。     

Mn掺杂ZnO纳米材料的制备与性能研究

采用射频磁控溅射法在Si（100）衬底上沉积过渡族金属Mn掺杂的ZnO薄膜。将5％及7％原子比的MnO，与ZnO粉末充分混合后，加压制成靶材，通过改变溅射过程中的气氛和衬底温度沉积了Zn1-xMnxO薄膜。x射线衍射和场发射扫描电镜的分析表明：掺入≤7％的Mn原子不会改变薄膜的晶体结构，薄膜呈高度（002）晶面择优取向；薄膜表面均匀致密，颗粒尺寸约为30hm；Mn的掺入使薄膜的电学性能明显改善，但氧分压的使用或者Mn含量过大又会使薄膜的电阻率增加。     

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管电学性能研究

非晶态氧化物半导体材料因其优良的性能而发展迅速,而非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(a-IGZO TFT)更是凭借其电学特性的优良以及高可见光透过率而成为研究的热点。本文综述了a-IGZO TFT与非晶硅TFT(a-Si∶H)在载流子迁移率、亚阈值摆幅等电学特性方面产生较大差异的原因,并且探究了a-IGZO TFT的沟道宽度对其电学性能的影响。     

用Zn掺杂和热处理改善SnS薄膜的电学特性

用质量比为1%∶0.2%(质量分数)的Sn、S混合粉末在玻璃衬底上热蒸发沉积SnS薄膜,氮气保护下对薄膜进行350℃、40min热处理后,得到简单正交晶系SnS多晶薄膜,薄膜的电阻率为103Ω.cm,选择2%和4%(质量分数)的Zn掺杂来改善SnS薄膜的导电性。研究表明,SnS∶Zn薄膜最有效的热处理条件为300℃、40min,掺Zn后薄膜的物相结构转为简单正交和面心正交晶系混合相,SnS∶Zn薄膜(2%和4%(质量分数))的电阻率在1.8528×10-3～4.944×10-4Ω.cm之间,导电类型为N型。薄膜中Sn和S分别呈+2和-2价,Zn显示+2价,以间隙和替位两种状态存在于SnS中,对薄膜导电性起改善作用的是间隙态的Zn离子。     

沉积参数对含氢非晶碳膜结构及性能的影响

本文利用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术,以CH4、H2为气源,Ar-为稀释气体,通过增加过渡层和改变输入功率和气体成分比例（CH／H2）,在不锈钢基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C：H）。利用拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、纳米显微硬度计和摩擦磨损试验机等研究手段对含氢非晶碳膜的形貌、结构、显微硬度和耐磨性进行了表征。Ramas光谱和XPS分析表明,薄膜是由sp^2和sp^3杂化组成的非晶碳膜。显微硬度和摩擦学测试表明,在较低射频功率和富氢等离子体中沉积的a—C：H膜表面光滑、结构致密,薄膜的硬度、摩擦系数、耐磨性和结合力等性能较好。     

a-C:N膜的制备及结构分析

采用射频溅射法在锗衬底上沉积无定形碳氮膜 (a- C:N) ,用 X射线光电子谱 (XPS)、傅立叶变换红外光谱 (FT- IR)和喇曼光谱 (RS)分析了膜的成分与结构。结果表明 ,氮是以化学键的形式存在于膜中 ,且有三种不同的 C- N键合状态。随着反应气体中氮气分压的增加 ,a- C:N膜中氮浓度增加 ,C≡N键的含量增加。     

磁控溅射制备银掺杂ZnO薄膜结构及光电性质研究

利用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了银掺杂ZnO薄膜,通过改变制备条件生长了一系列样品,样品退火后呈现P型导电特性.测量了样品的结构特性、光学性质和电学性质,实验表明薄膜厚度与淀积时间、溅射功率分别呈近似线性关系;薄膜晶体质量随溅射功率、背景气压的增加而降低;退火过程是银元素形成受主的重要环节,且退火能有效提高薄膜晶体质量,改善薄膜的光学性质和电学性质.分析了这些影响的机理和来源.     

纳米Ag夹层ZnO薄膜的光电性能

用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法在室温下制备了Ag纳米夹层结构ZnO薄膜．用X射线衍射仪、紫外一可见分光光度计、四探针电阻测量仪和原子力显微镜对薄膜样品的结构、光学透过率、面电阻和表面形貌进行表征．结果表明,ZnO衬底有利于Ag夹层形成连续膜．随着Ag层厚度的增加,Ag夹层ZnO薄膜呈现多晶结构,Ag（111）衍射峰强度增强,面电阻先迅速下降后缓慢下降．随着ZnO膜厚度的增加,Ag夹层ZnO薄膜的透射峰红移．制得样品的最佳可见光透过率高达92．3％,面电阻小于4．2Ω／□．     

非晶硅太阳电池窗口层材料掺硼非晶金刚石的研究

以固态掺杂方式利用过滤阴极真空电弧技术制备掺硼非晶金刚石薄膜, 获得性能优良的宽带隙p型半导体材料, 再利用等离子增强化学气相沉积技术制备p-i-n结构非晶硅太阳电池的本征层和n型层, 最终制成以掺硼非晶金刚石薄膜为窗口层的非晶硅太阳电池. 利用Lambda950紫外-可见光分光光度计表征薄膜的光学带隙, 并测试电池开路电压、短路电流、填充因子以及转化效率等参数, 再分析电池的光谱响应特性. 实验表明, 掺硼非晶金刚石薄膜的光学带隙(～2.0eV)比p型非晶硅更宽, 以掺硼非晶金刚石薄膜用作非晶硅太阳电池的窗口层, 能够改善电池的光谱响应特征, 并提高转化效率达10%以上.     

掺硼四面体非晶碳膜的微观结构及光谱表征

分别采用过滤阴极真空电弧技术制备了不同含硼量四面体非晶碳(ta-C:B)膜, 并用X射线光电子能谱(XPS)、Raman光谱对薄膜的微观结构和化学键态进行了研究. XPS分析表明薄膜中B主要以石墨结构形式存在, 随着B含量的增加, sp³杂化碳的含量逐渐减小, Ta-C:B膜的Raman谱线在含硼量较高时, 其D峰和G峰向低频区偏移, 且G峰的半峰宽变窄, 表明B的引入促进了sp²杂化碳的团簇化, 减小了原子价键之间的变形, 从而降低了薄膜的内应力．     

Structure and Mechanical Performance of Nitrogen Doped Diamond-like Carbon Films

Nitrogen doped diamond-like carbon （DLC：N） films were prepared by electron cyclotron resonance chemical vapor deposition （ECR-CVD） on polycrystalline Si chips. Film thickness is about 50 nm. Auger electron spectroscopy （AES） was used to evaluate nitrogen content, and increasing N2 flow improved N content from 0 to 7.6%. Raman and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） analysis results reveal CN-sp^3C and N-sp^2C structure. With increasing the N2 flow, sp^3C decreases from 73.74% down to 42.66%, and so does N-sp^3C from 68.04% down to 20.23%. The hardness decreases from 29.18 GPa down to 19.74 GPa, and the Young＇s modulus from 193.03 GPa down to 144.52 GPa.     

Er对ZrCuNiAl非晶合金结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响

以(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)_100-xEr_x(x=0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,原子分数,下同)系块体非晶合金为研究对象,通过改变微量元素Er的含量来研究Er对非晶合金的结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响。结果表明:添加Er元素所制备出的试样都是完全非晶结构的合金。随着Er含量的增加,各试样的弹性模量呈现出先增大后减小,压缩塑性应变呈台阶式上升,x=0,x=0.5,x=1试样的塑性应变在4%的范围内波动;x=1.5,x=2,x=2.5试样的塑性应变在11%的范围内波动;x=3试样的塑性应变最高,其值为23.19%,弹性模量为37.76GPa,屈服强度为1604MPa,抗压强度为2068MPa,断裂强度为2060MPa;随着Er含量的增加,锆基非晶合金的热稳定性和非晶形成能力均先减小后增大。     

自偏压对含氢非晶碳膜光学特性的影响

利用射频等离子体增强化学气相沉积（RFPECVD）方法，以CH4、Ar和H2为气源，在CR-39树脂材料上制备出了含氢非晶碳膜（a-C：H膜）。研究了不同偏压对a-C：H膜生长过程和光学特性的影响。使用激光拉曼光谱（Raman）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对样品的结构和成分进行了表征，分别使用纳米压痕仪和紫外-可见光分光光度计测试了样品的机械和光学特性。结果表明，自偏压对a-C：H膜的生长具有重要影响。随着自偏压的升高，所沉积a-C：H膜中的sp^3含量降低，薄膜的硬度和光学透过率也下降。     

Effect of Substrate Bias on Microstructure and Properties of Tetrahedral Amorphous Carbon Films

The microstructure and properties of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) films deposited by the filtered cathodic vacuum arc technology has been investigated by visible Raman spectroscopy, AFM and Nano-indentor. The Raman spectra have been fitted with a s     

Ag纳米晶颗粒/碳纳米管复合材料的制备与结构研究

利用热蒸发方法在多壁碳纳米管表面沉积Ag纳米颗粒,XRD结果显示,Ag纳米颗粒以晶体形态存在,同时透射电镜分析结果表明,Ag纳米晶颗粒引起碳纳米管横截面形变,从而形成Ag纳米晶颗粒/碳纳米管异质复合材料,这些纳米异质复合材料相互连接,形成网络化分布的结构.