真空蒸发沉积CdZnTe纳米薄膜的结构与形貌

采用真空蒸发沉积技术在ITO玻璃上制备得到CdZnTe纳米晶薄膜,并利用台阶仪、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了CdZnTe薄膜厚度、成分、结构和形貌特征。实验结果表明,薄膜在(111)面表现出明显的择优生长特性。在薄膜生长初期,纳米薄膜中存在一定程度的非晶态富集Te,但随着沉积时间延长,薄膜成分向化学计量比逼近,结构也向闪锌矿CdZnTe转变。薄膜表面形貌平整,粗糙度Ra约为2～5nm。随着沉积时间的延长,薄膜形貌由晶粒堆砌状向多晶层片连接状转变。在沉积时间分别为15、30和45min时,薄膜的厚度依次分别约为100、300和500nm,而薄膜的晶粒平均尺寸依次分别为43.15、30.81和71.94nm。     

斜切基片上c—取向YBa2Cu3O7—δ薄膜的生长特性及开裂行为

用脉冲激光沉积方法在斜切SrTiO3(001)基片上制备了YBa2Cu3O7-δ薄膜,并用原子力显微镜、X射线衍射仪及透射电镜研究了薄膜表面形貌、取向特征、结晶性和显微结构。结果表明,薄膜表面呈“台阶－台面”结构,并伴有与台阶边缘垂直的裂纹产生,说明薄膜以“台阶流动”方式生长;而且薄膜具有c-轴取向,但其结晶性不好。在薄膜中没有观察到a-b孪晶的存在。薄膜的开裂和结晶性较差均是由于斜切基片台阶表面晶格四方畸变抑制了薄膜正交转变时a-b孪晶的产生,而使晶格错配应变不能释放造成的。     

斜切基片上c-取向YBa2Cu3O7-δ薄膜的生长特性及开裂行为

用脉冲激光沉积方法在斜切SrTiO3(001)基片上制备了YBa2Cu3O7-δ薄膜,并用原子力显微镜、X射线衍射仪及透射电镜研究了薄膜表面形貌、取向特征、结晶性和显微结构.结果表明,薄膜表面呈"台阶-台面"结构,并伴有与台阶边缘垂直的裂纹产生,说明薄膜以"台阶流动"方式生长;而且薄膜具有c-轴取向,但其结晶性不好.在薄膜中没有观察到a-b孪晶的存在.薄膜的开裂和结晶性较差均是由于斜切基片台阶表面晶格四方畸变抑制了薄膜正交转变时a-b孪晶的产生,而使晶格错配应变不能释放造成的.     

稀土Nd掺杂纳米SnO2薄膜特性

对采用真空气相沉积法在玻璃衬底上制备的稀土Nd掺杂的SnO2薄膜,进行结构、电学及光学特性的测试分析.实验表明:氧化、热处理条件为500 ℃、45 min时样品性能好.采用一步成膜工艺法制备的SnO2薄膜晶粒度较小,随掺Nd浓度的增大,从31.516 nm减小到25.927 nm;两步成膜工艺法制备的SnO2薄膜晶粒度随掺Nd浓度的增大,从45.692 nm增至66.256 nm.XRD分析,掺Nd(5 at%)薄膜沿[110]、[101]晶向的衍射峰加强,薄膜呈多晶结构.掺Nd可使薄膜透光率下降,而薄膜的薄层电阻随热处理温度升高和掺Nd浓度的增大,呈先降后升趋势.     

连续离子层吸附与反应法(SILAR)生长ZnO多晶薄膜的研究

采用连续离子层吸附与反应法(SILAR),以锌氨络离子([Zn(NH₃)₄]²⁺)为前驱体溶液,在玻璃衬底上沉积了ZnO薄膜,以XRD和SEM等手段分析了薄膜的晶体结构和表面、断面形貌,考察了空气气氛下的退火过程对ZnO薄膜晶体结构与微观形貌的影响,并初步探讨了以SILAR方法沉积ZnO薄膜的机理.结果表明,经200次SILAR沉积循环,所得ZnO薄膜为红锌矿结构的多晶薄膜,沿<002>方向择优生长;薄膜表面致密、光滑均匀,厚度约800nm.退火处理使ZnO薄膜氧缺位减少,晶粒沿c轴取向增强;随退火温度升高,锌间隙原子增加;500℃退火时,ZnO薄膜发生再结晶.减小前驱体溶液的[NH₃·H₂O]/[Zn²⁺]比率可提高ZnO薄膜生长速率.     

STO/YBCO薄膜的制备及介电性能研究

采用脉冲激光沉积技术,在(100)LaAlO3单晶基片上生长SrTiO3/Y1Ba2Cu3O7-x(STO/YBCO)多层薄膜。XRD分析表明:YBCO薄膜和STO薄膜均为C轴取向,STO(002)/YBCO(006)衍射峰摇摆曲线半高宽为0.73°。AFM分析表明,STO/YBCO多层薄膜表面平整、均匀,在77K,100kHz的测试条件下,STO薄膜介电损耗tgδ<10-2,在53.6kV/cm电场作用下,介电常数的相对变化为38%。     

高介电常数的栅极电介质LaAlO3薄膜的性能研究

在室温下,采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了具有高介电常数的LaAlO3薄膜,这是一种新的栅极电介质材料.在高纯O2中经过15min 650℃的高温退火后LaAlO3薄膜仍然不晶化,这种热稳定性有利于减小薄膜的漏电流.本工作研究了LaAlO3薄膜的介电性能,其电容等效氧化物厚度为2.33nm,在外加偏压士1V处的漏电流很低,分别为3.73mA/cm2(+1V处)和5.32×10-4mA/cm2(-1V处),两者相差四个数量级.此结果表明,Pt/LaAlO3/Si结构具有良好的单向导电性能.C-V曲线的滞后电压VH=0.09V,界面态密度的值约为8.35×1011cm-2.研究结果表明,在今后的半导体器件的甚大规模集成(ULSI)中,具有高介电常数的LaAlO3薄膜将会是一种极有希望的栅极电介质材料.     

磁控反应溅射不锈钢表面制备纳米TiO2薄膜及光催化活性研究

不锈钢箔片上溅射沉积25nm的钛底膜后,在工作真空0．9Pa．O2、Ar分压比1：6．基体温度270～280℃的条件下,用直流磁控反应溅射法制备了厚度约300nm的TiO2薄膜,并在420℃的氧气氛下进行热处理。XRD分析看出,薄膜为TiO2锐钛矿和金红石复合晶型。测算表明TiO2复合晶中锐钛矿质量含量约64％,其晶粒尺寸约14nm。用“弯曲法”测试表明,膜基结合力强。由对苯酚溶液的降解实验看出,制备光催化薄膜具有较好的光催化活性。     

连续非均相沉淀法生长ZnO薄膜及其光致发光性能研究

将连续离子层吸附与反应法(SILAR)和液相非均相沉淀技术相结合,提出ZnO薄膜的连续非均相沉淀液相制备技术。以[Zn(NH_3)_4]~(2 )络离子为前驱体,以玻璃和Si(100)为衬底,从90℃水溶液中沉积得到ZnO薄膜。XRD分析表明,所得薄膜为六方纤锌矿型多晶结构,沿(002)晶面择优取向。AFM测试表明,薄膜表面致密、均匀,ZnO粒子尺度约为200nm～300nm。在340nm室温紫外光激发下,薄膜产生强的近紫外光发射(～390nm)和若干较弱的深能级发射(～450nm～500nm)。初步探讨了连续非均相沉淀法生长ZnO薄膜的机理。     

高介电常数的栅极电介质LaAlO3薄膜的性能研究

在室温下,采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了具有高介电常数的LaAlO3薄膜,这是一种新的栅极电介质材料.在高纯O2中经过15min650℃的高温退火后LaAlO3薄膜仍然不晶化,这种热稳定性有利于减小薄膜的漏电流.本工作研究了LaAlO3薄膜的介电性能,其电容等效氧化物厚度为2.33nm,在外加偏压±1V处的漏电流很低,分别为3.73mA/cm2(+1V处)和5.32×10-4mA/cm2(-1V处),两者相差四个数量级.此结果表明,Pt/LaAlO3/Si结构具有良好的单向导电性能. C-V曲线的滞后电压VH=0.09V,界面态密度的值约为8.35×1011cm-2.研究结果表明,在今后的半导体器件的甚大规模集成(ULSI)中,具有高介电常数的LaAlO3薄膜将会是一种极有希望的栅极电介质材料.     

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。     

工艺参数对电化学制备钨酸钡多晶薄膜形貌影响的研究

采用恒电流电化学技术,在一定浓度Ba(OH)2溶液中,于室温环境下在金属钨片上制备了BaWO4多晶薄膜.利用XRD和SEM测试手段分析表征了薄膜的晶相和表面形貌;对比讨论了金属钨片表面质量、电流密度以及溶液浓度对沉积薄膜的表面形貌及晶粒生长形态的影响.研究表明,在本实验条件下制得的BaWO4多晶薄膜均具有单一的四方相结构;衬底表面质量对沉积薄膜的表面平整度有很大的影响;电流密度的大小影响晶粒几何尺寸;晶粒显露面族及几何外形因溶液浓度的改变而变化.     

氮气流量对CuInS2薄膜微结构的影响

采用硫化法制备出具有多晶结构的光吸收层CuInS2薄膜，研究了硫源处N2流量对CuInS2薄膜微结构的影响。利用SEM和EDS观察和分析了它们的表面形貌和成分，采用XRD表征了薄膜的结构。结果表明：N2流量增大到600ml／min制得具有黄铜矿结构且沿（112）晶向择优生长的CuInS2薄膜，晶粒尺寸为230nm。     

硫化时间对电沉积制备FeS2薄膜组织与结构的影响

利用电沉积及热硫化法制备了FeS2 多晶薄膜,研究了不同硫化时间对FeS2 薄膜形成过程的影响。结果表明采用Na2S2O3 和FeSO4 水溶液电沉积和150~ 200℃处理可以制备多孔Fe3O4 薄膜,再经400℃、80kPa硫化处理,Fe3O4 可转变成FeS2 多晶薄膜。随硫化时间延长到10h,FeS2 的晶格常数减小而晶粒粗化,再继续延长硫化时间,FeS2 的晶格常数增大而晶粒尺寸下降。可以用点缺陷浓度、相变应力及亚晶界运动等因素分析Fe3O4 向FeS2 转变过程中的微观组织参数变化规律。     

a-Si∶H薄膜结构对多晶硅薄膜性能的影响

用a -Si∶H薄膜经退火晶化成的多晶硅薄膜 ,其晶化温度、晶粒尺寸和电性能与薄膜的初始结构有密切关系 ,而a -Si∶H薄膜的初始结构依赖于沉积条件。用PCVD方法高速沉积的a -Si∶H薄膜 ,经 550℃的低温退火 ,可以制备平均晶粒尺寸为几百nm ,最大晶粒尺寸为 2 μm ,电导率为 1.6 2 (Ω·cm ) - 1 的优质多晶硅薄膜。     

离子束溅射La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的XRD和XPS研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和铝酸镧（LaAlO3）上溅射RE0.5Sr0．5CoO3-δ薄膜，测试了薄膜的XRD、XPS谱、分析了表面微结构及化学状态。实验表明。随着热处理温度的升高。La0．5Sr0．5CoO3-δ薄膜在YSZ和LaAlO3上生长时有取向增强的趋势，并且晶粒度增大，晶格氧减少。氧空位增加。氧输运性能提高。当热处理温度为750℃时薄膜结晶度最好，晶粒度最大，氧输运性能最好。     

PbS:Zn~(2+)纳米薄膜的化学水浴法制备研究

采用化学水浴法在抛光的p型Si(100)衬底上制备了本征Pb S及掺Zn的Pb S:Zn2+多晶纳米薄膜,采用X射线衍射谱、扫描电子显微镜、分光光度计和高阻仪着重研究了反应混合液中Zn2+的摩尔浓度(CZn)对薄膜微结构、近红外吸收特性及电学性质的影响。本征Pb S及Pb S:Zn2+薄膜均为多晶的立方结构且具有(200)择优取向;随着CZn的增大,(200)方向的平均晶粒尺寸(22~74 nm)基本上先减小后增大,表面颗粒的形状由起初的不规则趋于三角形和金字塔形。Pb S:Zn2+薄膜的吸收边随着CZn的增大先蓝移后红移,吸收边的蓝移归结于晶粒尺寸效应和(200)晶面上压应力的增大,而红移则归结于(200)晶面上晶粒尺寸的增大和压应力减小。随着CZn的增大,样品的电阻率先从1.31×105Ω·cm减小到1.0×102Ω·cm,然后再增大。这可能与纳米材料的量子局域效应和晶界处的微应变有关。     

溶胶凝胶旋涂法制备NiO薄膜及其电致变色性能

本文利用sol-gel旋涂法在ITO玻璃衬底上成功制备了氧化镍(Ni O)薄膜。薄膜在550nm处的透过率为83.9%,直接禁带宽度为3.65 eV。XRD分析结果表明Ni O薄膜为立方晶相,沿(111),(200),(220)晶面生长,垂直于晶面(200)方向的晶粒直径尺寸大约为6.82 nm。循环伏安实验测试表明,Ni O薄膜在电化学反应过程中Ni2+不只经历了一次氧化反应,而是被氧化成更高价态的Ni3+,Ni4+价态,并通过计算得出薄膜在最强的阳极/阴极峰处的扩散系数为13.4×10-12cm2/s和2.29×10-12cm2/s,并且薄膜在550 nm处致色态与褪色态的透过率之差为36.5%,T/T为1.8。     

氧化钒薄膜的微观结构研究

采用直流反应磁控溅射法在不同基片上制备了80nm和1000nm厚的氧化钒薄膜.采用X射线衍射仪、原子力显微镜及扫描电镜进行了薄膜微观结构分析.结果表明,薄膜的晶化受衬底影响较大,晶化随膜厚的增加而增强.不同衬底上生长的薄膜晶粒尺寸存在较大差异,Si3N4/Si衬底上生长的薄膜晶粒细小,薄膜较为平坦;玻璃衬底、Si衬底和α-Al2O3陶瓷衬底上生长的薄膜晶粒较为粗大.随着膜厚的增加,薄膜的晶粒尺寸明显增大,不同衬底上生长的二氧化钒薄膜晶粒都具有一种独特的"纺锤"形或"棒"形.     

退火处理对Y2O3薄膜结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射法以Y2O3陶瓷为靶材在单晶si(Ⅲ)和石英表面制备了Y2O3薄膜.利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-VIS)光谱仪和傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪对真空退火前后Y2O3薄膜的结构和光学性质进行了分析研究.结构研究表明,在200℃条件下制备的Y2O3薄膜为非晶态,经600℃退火后出现单斜相,经800℃退火后薄膜完全转化为立方多晶,同时得到了不同晶面的晶粒尺寸;沉积态的Y2O3薄膜由球状颗粒排列组成,经800℃真空退火后薄膜为柱状晶.光学性质研究发现,真空退火后Y2O3薄膜的红外透过率显著下降;使用Tauc作图法得到不同结晶条件下的光学带隙,发现薄膜的光学带隙与结晶条件有关,并且退火后薄膜的光学带隙明显减小.