脉冲激光沉积ZnO薄膜的结构和光学特性研究

采用脉冲激光，在Si（001）衬底上生长ZnO薄膜，利用X射线衍射（XRD），原子力显微镜（AFM）和光致发光光谱（PL）等测试手段研究了不同衬底温度所生长的ZnO薄膜结构特征和光学性能。研究表明：衬底温度影响ZnO薄膜结构和光学性能。在500℃～600℃沉积范围内随着温度升高，ZnO薄膜结构和光学性能提高。     

RF磁控溅射法制备ZnO薄膜的XRD分析

采用RF磁控溅射法，在玻璃村底上制备多晶ZnO薄膜，并对所制备的ZnO薄膜在空气气氛中进行了不同温度（350～600℃）的退火处理和600℃时N2气氛中的退火处理。利用X射线衍射分析了溅射参数如溅射功率、溅射氧分压、衬底温度以及退火处理对ZnO薄膜结晶性能的影响。结果表明，合适的衬底温度和退火处理能够提高ZnO薄膜的结晶质量。     

射频溅射ZnO薄膜的晶体结构和电学性质

氧化锌（ZnO）具有较宽的带隙（3.1eV）和较低的亲合势（3.0eV)，有可能用作薄膜场发射阴极中的电子传输层材料。本文主要研究了用射频磁控溅射法制备ZnO薄膜时，衬底温度和溅射气氛对薄膜结晶状况和电学性质的影响。随着衬底温度的升高，薄膜结晶质量得以改善，晶粒择优取向（002）晶向，晶粒大小为50-60nm。溅射时通入一定比例的氧气有助于提高薄膜的绝缘性和耐压性。当衬底温度为180℃，溅射气氛为Ar O2(25%）时，ZnO击穿场强为0.35V/10nm。     

PLD法生长高质量 ZnO薄膜及其光电导特性研究

采用脉冲激光沉积（PLD）法在单晶Si（100）衬底上生长ZnO薄膜，以X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌．结果表明，随着衬底温度和薄膜生长时氧分压的增加，ZnO薄膜的晶体结构和化学计量比得到显著改善．优化工艺（700℃，20Pa）下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向，柱状晶垂直衬底表面生长，结构致密均匀．以不同暗电阻的ZnO薄膜为材料，利用剥离（1ift-off）技术制备了MSM结构ZnO光电导型紫外探测器．紫外光照射前后的I-V特性测试表明ZnO薄膜产生非常明显的光电导现象，分析了其光电响应机理．     

磁控溅射技术制备Al_2O_3掺杂ZnO透明导电膜的性能

以纯度为99.9%的98%(质量分数)ZnO、2%(质量分数)Al_2O_3陶瓷靶为溅射靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Al_2O_3掺杂的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光谱仪等方法测试和分析了不同衬底温度、溅射偏压以及退火工艺对ZAO薄膜形貌结构、光电学性能的影响。结果表明,在衬底温度200℃、溅射时间30min、负偏压60V、退火温度300℃时制得的薄膜的可见光透过率为81%,最低电阻率为9.2×10~(-1)Ω·cm。     

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蒲膜的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O2对ZnO薄膜的晶体结构和晶体光学吸收特性的影响。结果表明：①衬底温度对沉积的ZnO薄膜的晶体结构影响显,玻璃衬底上生长ZnO薄膜的最佳温度比Si(001)衬底上生长的最佳温度要高70℃;②虽在最佳生长条件下获得的ZnO薄膜的的XRD结果（半高宽和衍射强度）相近,但光学吸收特性有较大差异,Si(001)衬底上生长的ZnO薄膜优于玻璃衬底上生长的ZnO薄膜;③反应气氛中的O2分压对XRD结构影响不大,但对PLE谱影响显,充O2后能明显改善吸收边特性。     

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.     

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。     

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。     

直流磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO：Al薄膜结构及特性的研究

利用直流磁控溅射法在有机薄膜衬底和普通玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的ZnO：Al透明导电膜，对制备薄膜的结构和光学特性进行了比较研究。研究发现：铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜，具有六角纤锌矿结构；在衬底温度为100℃，溅射压强1．0Pa，氧氩比为1：2．58时，ZnO：Al薄膜具有（002）择优取向，晶化也比较好，在可见光区的平均透过率分别达到了77．6％和82％。     

溶胶一凝胶法制备ZnO：Al导电薄膜的研究

采用溶胶-凝胶工艺在普通载玻片上制备出C轴择优取向的ZnO：Al透明导电薄膜。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析手段对薄膜进行了表征。通过标准四探针法及紫外分光光度计（UVS）透射光谱研究了ZnO：Al薄膜的电学与光学性能。实验发现：当Al^3＋离子掺杂浓度为2％（原子分数），前处理温度为220℃、退火温度为580℃时，薄膜具有较好的导电性，电阻率为1．76×10^-3Ω-cm，其在可见光的平均透射率在80％左右。     

MgxZn1-xO薄膜的结构特性研究

采用射频磁控溅射法在80℃衬底温度下制备了MgxZn1-xO（x=0．23）薄膜，用X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）、喇曼（Raman）光谱和原子力显微镜（AFM）研究了薄膜的结构特性．XRD和HRTEM分析结果表明MgxZn1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构，且具有沿c轴的择优取向，晶格常数与ZnO晶体的近似相等．Raman光谱不仅揭示MgxZn1-xO薄膜具有六角纤锌矿结构，而且也表明MgxZn1-xO薄膜的结晶质量比在相同条件下制备的ZnO薄膜好．AFM图像则显示出MgxZn1-xO薄膜为多晶结构．     

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Sn掺杂ZnO薄膜结构、电学和光学性能的影响

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备了掺杂浓度为0.5％(原子分数)的ZnO∶Sn(TZO)薄膜,研究了不同衬底温度下薄膜的结构、形貌、电学和光学的性能.研究发现,TZO薄膜沿着C轴择优生长,在400℃时结晶度最好,最低电阻率为2.619×10-2Ω·cm,在可见光范围内具有较好的透光率.     

衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响研究

以醋酸锌水溶液为前驱体,采用改进的超声喷雾热解法在Si(100)衬底上沉积ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌,着重考察了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.结果表明,在衬底温度为500℃下所得ZnO薄膜表面均匀光滑,属六方纤锌矿结构,且沿c轴择优生长,晶粒尺寸的为40～50nm;衬底温度对ZnO薄膜生长过程影响显著,随衬底温度的升高,薄膜生长速率存在一极限值,且ZnO薄膜的c轴取向趋势增强,晶粒尺寸得到细化.     

衬底温度对CuI薄膜微结构与性能的影响

采用喷射沉积技术，探讨不同的衬底温度对CuI薄膜的微结构与性能的影响。通过x射线衍射谱，场发射扫描电子显微镜，霍尔测试仪和紫外．可见光分光光度计等测试了CuI薄膜的微结构、表面形貌和光电性能。研究结果表明，衬底温度为120℃时CuI薄膜的结晶性较好，薄膜表面相对均匀致密。可见光透过率随着衬底温度升高先增大后减小，在衬底温度为120℃时最高，近76％，适合作Al：ZnO／p-CuI／n-CIS薄膜太阳能电池的缓冲层。     

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生长的ZnO薄膜的微结构及其发光特性研究

在不同的衬底温度下，通过脉冲激光淀积（PLD）方法在Si衬底上生长出c轴高度取向的ZnO薄膜。ZnO薄膜的结构分别通过X射线衍射（XRD）和广延X射线吸收精细结构（EXAFS）来表征，而表面成份和化学态则通过X射线光电子能谱来研究。利用光致发光（PL）来研究样品的发光特性。XRD结果和EXAFS结果都表明了500℃时生长的ZnO薄膜的结晶性比300℃时生长的要好。EXAFS结果和XPS结果显示，300℃时生长的ZnO薄膜处于富氧状态，而500℃时生长的则处于缺氧状态。结合XRD谱、EXAFS谱、XPS谱和PL谱的结果可以看到：随着ZnO薄膜的结晶性变好，它的紫外发光增强；另一方面，随着ZnO薄膜中O的含量减少，绿光发射变强。我们的结果表明绿光发射与ZnO中氧空位（V0）有关。     

水热法制备不同形貌的氧化锌纳米结构

采用水热法,用甲酰胺水溶液和锌片建立反应体系,在不同种晶层上制备出不同形貌的ZnO纳米结构,所用基底有Si片、镀有ZnO薄膜的Si片、镀有ITO薄膜的Si片、涂有ZnO粉末的Si片等,研究了不同的种晶层对ZnO纳米结构的形貌的影响。在不同温度下,分别在镀有ZnO薄膜和ITO薄膜的医用载玻片衬底上生长ZnO纳米结构,研究了温度在水热法中的作用及种晶层对纳米杆长度的影响。实验中用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对纳米聚集体进行了表征。SEM表征结果表明不同种晶层上获得的ZnO纳米结构形貌差异很大;反应时间、甲酰胺水溶液浓度以及反应温度对ZnO纳米阵列形貌都有着一定的影响;在ZnO薄膜上生长的纳米杆较在ITO薄膜上生长的纳米杆长。SEM图像同时表明氧化锌纳米杆随着温度的增大,纳米杆的长度和杆径增大。X射线衍射峰在34.6℃有很强的（002）纤锌矿衍射峰,该峰表明衬底上有高度c轴取向的大面积纳米杆阵列和较好的结晶质量。     

衬底温度对磁控溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性的影响

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射仪、扫描探针显微镜及紫外分光光度计研究了生长温度对ZnO薄膜的结构及光学吸收和透射特性的影响.结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;薄膜在紫外区显示出较强的光吸收,在可见光区的平均透过率达到90%以上,且随着衬底温度的升高,薄膜的光学带隙减小、吸收边红移.采用量子限域模型对薄膜的光学带隙作了相应的理论计算,计算结果与实验值符合得较好.