蓝宝石衬底的斜切角对GaN薄膜特性的影响

利用金属有机物化学气相沉积技术在具有斜切角度的蓝宝石衬底(0～0.3°)上生长了非故意掺杂GaN薄膜,并采用显微镜、X射线双晶衍射、光荧光及霍尔技术对外延薄膜的表面形貌、晶体质量、光学及电学特性进行了分析.结果表明,采用具有斜切角度的衬底,可以有效改善GaN外延薄膜的表面形貌、降低位错密度、提高GaN的晶体质量及其光电特性,并且存在一个衬底最优斜切角度0.2°,此时外延生长出的GaN薄膜的表面形貌和晶体质量最好.     

衬底温度对磁控溅射制备外延ZnO薄膜结构特性的影响

在不同的衬底温度下,采用磁控溅射方法在蓝宝石(0001)衬底上制备了外延生长的ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外分光光度计系统研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响.AFM结果表明在不同村底温度制备的ZnO薄膜具有较为均匀的ZnO晶粒,且晶粒的尺寸随衬底温度的增加逐渐增大.XRD结果显示不同温度生长的ZnO薄膜均为外延生长,400℃生长的薄膜具有最好的结晶质量;光学透射谱显示在370nm附近均出现一个较陡的吸收边,表明制备的ZnO薄膜具有较高的质量,其光学能带隙随着衬底温度的增加而减小.     

氮化铪在蓝宝石衬底上的镀膜研究

利用反应式磁控溅射镀膜系统在蓝宝石衬底上制备了氮化铪(HfxN)薄膜,系统研究了氮气流量fN和镀膜温度Ts对HfxN薄膜的物相组成、晶体结构和电学性质的影响。实验结果表明,在fN=3sccm时,可以在蓝宝石衬底上获得化学计量比接近1的HfxN薄膜,方块电阻为5.24Ω/sq;X射线衍射光谱(XRD)结果显示薄膜为岩盐结构的δ-HfN相;提高镀膜温度可以显著提高HfxN薄膜在蓝宝石衬底上的晶体质量,并且薄膜趋于(111)方向单晶生长;原子力显微镜(AFM)显示薄膜表面平整,均方根粗糙度Rq=0.193nm。     

Si(111)衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上沉积碳原子外延生长石墨烯薄膜, 通过反射式高能电子衍射(RHEED)、红外吸收谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)和X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等手段对不同衬底温度(400、600、700、800℃)生长的薄膜进行结构表征. RAMAN和NEXAFS结果表明: 在800℃下制备的薄膜具有石墨烯的特征, 而 400、600和700℃生长的样品为非晶或多晶碳薄膜. RHEED和FTIR结果表明, 沉积温度在600℃以下时C原子和衬底Si原子没有成键, 而衬底温度提升到700℃以上, 沉积的C原子会先和衬底Si原子反应形成SiC缓冲层, 且在800℃沉积时缓冲层质量较好. 因此在Si衬底上制备石墨烯薄膜需要较高的衬底温度和高质量的SiC缓冲层.     

硅衬底碳化对异质外延SiC薄膜结构的影响

用LPMOCVD方法在P—Si（111）衬底上异质外延生长SiC,用碳化方法生长出具有单晶结构的3C—SiC薄膜,研究了开始碳化温度、丙烷流量和碳化时间对结晶质量的影响．结果表明,在较低的温度开始碳化不利于丙烷的分解,不能形成很好的过渡层;碳化时丙烷流量过大会造成碳污染,碳化时间过长使过渡层的结晶质量降低．最佳的碳化条件为：开始碳化温度1150℃,碳化时间和碳化时丙烷的流量分别为8min和2sccm．     

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.     

Si(111)衬底上3C-SiC的固源MBE异质外延生长

国内首次利用固源分子束外延(MBE)技术,在衬底温度为1100℃时,以Si(111)为衬底成功地外延生长出了3C-SiC单晶薄膜。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)以及原位反射高能电子衍射(RHEED)等手段研究了外延薄膜的晶型、结晶质量、外延膜与衬底的外延取向关系,并考察了薄膜制备过程中衬底的碳化对薄膜质量的影响。结果表明,外延膜与衬底晶格取向完全一致;碳化可以减小SiC和衬底Si之间的晶格失配、释放应力、引入成核中心,有利于薄膜单晶质量的提高;碳化温度存在最佳值,这一现象与成核过程有关。     

SiO2/Si衬底制备ZnO薄膜及表征

本文报道了利用脉冲激光沉积技术在热氧化p型硅衬底上生长ZnO外延薄膜.引入高阻非晶SiO2缓冲层,有效地降低了检测过程中单晶衬底对ZnO薄膜的电学性能影响.利用XRD,SEM,Hall和PL对其进行研究.结果表明,在衬底温度为500℃时,生长的ZnO薄膜具有优良的晶体质量,电学性能和发光性能.     

不同衬底上低温生长的ZnO晶体薄膜的结构及光学性质比较

采用电子束反应蒸发方法,在单晶Si(001)及玻璃衬底上低温外延生长了沿c轴高度取向的单晶ZnO薄膜,并对沉积的ZnO晶体薄膜的结构和光学性质进行了分析比较。通过对ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)分析及光致荧光激发谱(PLE)测量,研究了衬底材料结构特性、生长温度及反应气氛中充O     

硅衬底GaN基LED研究进展

由于硅具有价格低、热导率高、大直径单晶生长技术成熟等优势以及在光电集成方面的应用潜力,GaN/Si基器件成为一个研究热点.然而,GaN与Si之间的热失配容易引起薄膜开裂,这是限制LED及其它电子器件结构生长的一个关键问题.近年来,随着工艺的发展,GaN晶体质量得到大幅度的提高.同时不少研究小组成功地在Si衬底上制造出LED.介绍了GaN薄膜开裂问题及近期硅衬底GaN基LED的研究进展.     

硅碳比对Si(111)表面SSMBE异质外延SiC薄膜的影响

利用固源分子束外延(SSMBE)生长技术, 在不同的硅碳蒸发速率比(Si/C)条件下, 在Si(111)衬底上生长SiC单晶薄膜. 利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等实验技术, 对生长的样品形貌和结构进行了研究. 结果表明, 在Si/C比(1.1:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω扫描得到半高宽为2.1°; RHEED结果表明薄膜具有微弱的衍射环, 有孪晶斑点. 在Si/C比(2.3:1.0)下生长的薄膜, XRDω扫描得到的半高宽为1.5°, RHEED显示具有Si的斑点和SiC的孪晶斑点. AFM显示在这两个Si/C比下生长的样品表面都有孔洞或者凹坑, 表面比较粗糙. 从红外光谱得出 薄膜存在着比较大的应力. 但在Si/C比(1.5:1.0)下生长的薄膜样品, XRDω 扫描得到的半高宽仅为1.1°; RHEED显示出清晰的SiC的衍射条纹, 并可看到SiC的3×3表面重构, 无孪晶斑点; AFM图像表明, 没有明显的空洞, 表面比较平整. FTIR谱的位置显示, 在此Si/C比下生长的薄膜内应力比较小. 因此可以认为, 存在着一个优化的Si/C比(1.5:1.0), 在这个Si/C比下, 生长的薄膜质量较好.     

Effects of substrate parameters on structure and optical properties of ZnO thin films fabricated by pulsed laser deposition

Highly oriented zinc oxide thin films have been grown on quartz, Si (1 1 1) and sapphire substrates by pulsed laser deposition (PLD). The effect of temperature and substrate parameter on structural and optical properties of ZnO thin films has been characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), optical transmission spectra and PL spectra. The experimental results show that the best crystalline thin films grown on different substrate with hexagonal wurtzite structure were achieved at growth temperature 400–500 °C. The growth temperature of ZnO thin film deposited on Si (1 1 1) substrate is lower than that of sapphire and quartz. The band gaps are increasing from 3.2 to 3.31 eV for ZnO thin film fabricated on quartz substrate at growth temperature from 100 to 600 °C. The crystalline quality and UV emission of ZnO thin film grown on sapphire substrate are significantly higher than those of other ZnO thin films grown on different substrates.     

衬底温度对碲化镉薄膜性质及太阳电池性能的影响

蒸汽输运法是制备高质量且大面积均匀的CdTe薄膜的一种优良的方法。采用自主研发的一套蒸汽输运沉积系统制备了CdTe多晶薄膜, 并研究了衬底温度对CdTe薄膜性质及太阳电池性能的影响。利用XRD、SEM、UV-Vis和Hall等测试手段研究了衬底温度对薄膜的结构、光学性质和电学性质的影响。结果表明, 蒸汽输运法制备的CdTe薄膜具有立方相结构, 且沿(111)方向高度择优。随着衬底温度的升高(520℃~640℃), CdTe薄膜的平均晶粒尺寸从2 μm增大到约6 μm, CdTe薄膜的载流子浓度也从1.93×10¹⁰ cm^-3提高到2.36×10¹³ cm^-3, 说明提高衬底温度能够降低CdTe薄膜的缺陷复合, 使薄膜的p型更强。实验进一步研究了衬底温度对CdTe薄膜太阳电池性能的影响, 结果表明适当提高衬底温度, 能够大幅度提高电池的效率、开路电压和填充因子, 但是过高的衬底温度又会降低电池的长波光谱响应, 导致电池转换效率的下降。经过参数优化, 在衬底温度为610℃、无背接触层小面积CdTe薄膜太阳电池的转换效率达到11.2%。     

PECVD下基底温度对SiC薄膜形态、成分及生长速度的影响

在单晶Si和多晶Cu基底表面上使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了SiC薄膜. 通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)研究基底温度对SiC薄膜成分、结构及生长速度的影响规律。结果表明: 在60~500℃基底温度下制备的SiC薄膜均为非晶态薄膜, 薄膜的生长速度随基底温度的升高而线性降低, 并且在相同沉积条件下, 薄膜在Si基底上的生长速度要高于Cu基底。此外, 薄膜中的硅碳原子比随基底温度的升高而降低, 当基底温度控制在350℃左右时, 可以获得硅碳比为1:1较理想的SiC薄膜。     

Characteristics of highly orientated BiFeO3 thin films on a LaNiO3-coated Si substrate by RF sputtering

BiFeO₃ (BFO) films were grown on LaNiO₃-coated Si substrate by a RF magnetron sputtering system at temperatures in the range of 300-700 °C. X-ray reflectivity and high-resolution diffraction measurements were employed to characterize the microstructure of these films. For a substrate temperature below 300 °C and at 700 °C only partially crystalline films and completely randomly polycrystalline films were grown, whereas highly (001)-orientated BFO film was obtained for a substrate temperature in the range of 400-600 °C. The crystalline quality of BFO thin films increase as the deposition temperature increase except for the film deposited at 700 °C. The fitted result from X-ray reflectivity curves show that the densities of the BFO films are slightly less than their bulk values. For the BFO films deposited at 300-600 °C, the higher the deposition temperature, the larger the remnant polarization and surface roughness of the films present.     

低温水热法生长ZnO纳米棒阵列的电子结构及光学特性(英文)

使用低温水热法在Si衬底上生长ZnO纳米棒阵列.通过X射线衍射和扫描电子显微镜对ZnO纳米棒的结晶性和形貌进行观测.结果表明,六棱柱形ZnO纳米棒沿c轴方向的阵列性良好,且均匀致密的生长在衬底上.室温光致发光谱表明应用低温水热法可以得到光学性质良好的ZnO纳米棒阵列.使用同步辐射对ZnO纳米棒阵列的氧K带边进行X射线吸收近带边谱测量,研究了不同半径ZnO纳米棒阵列的局部电子结构及其半径对电子结构的影响.另外,对ZnO纳米棒及ZnO薄膜的局部电子结构进行了对比研究.     

Depth dependence of structural quality in InN grown by metalorganic chemical vapor deposition

Rutherford backscattering and channeling is combined with X-ray diffraction to study the depth dependence of crystalline quality in InN layers grown by metalorganic chemical vapor deposition on sapphire substrate. The poorest crystalline quality in InN layer is produced at the intermediate region over 100 nm away from the InN/sapphire interface. With increasing layer thickness the crystalline quality improves to a certain degree dependent on the growth temperature. The InN sample grown at 450 °C is found to be more homogeneous than the sample grown at 550 °C. The difference in the defect profile is explained by the temperature-dependent growth modes. The inhomogeneity of structural quality and related properties such as carrier concentration and strain field is possibly the reason to observe a high energy wing in PL spectrum of the InN sample grown at 550 °C.     

在p-Si(100)上溅射法生长ZnO的结构和光学特性

室温下在ｐ－Ｓｉ（１００）上采用直流反应磁控溅射法外延生长了ＺｎＯ薄膜。ＸＲＤ测量表明了ＺｎＯ是高度ｃ轴单一取向生长的,ＸＲＣ测量则表明了ＺｎＯ的高质量在室温下的ＰＬ测量中见到了带边发射,其强度与晶体质量有关。