直流放电辅助脉冲激光沉积Si基GaN薄膜的结构特征

采用直流放电辅助脉冲激光沉积技术,在Si(111)衬底上生长了GaN薄膜.XRD、AFM、PL和Hall测量的结果表明在2～20Pa沉积气压范围内,提高沉积气压有利提高GaN薄膜的结晶质量;在150～220mJ/Pluse入射激光脉冲强度范围内,随着入射激光脉冲强度的提高,GaN薄膜表面结构得到改善.研究发现,在700℃衬底温度、20Pa的沉积气压和220mJ/Pluse的入射激光脉冲强度的优化工艺条件下,所沉积生长的GaN薄膜具有良好的结构质量和光电性能.     

脉冲激光沉积GaN薄膜的研究进展

脉冲激光沉积(PLD)技术凭借其低温生长优势,逐步在GaN薄膜外延领域得到广泛应用。回顾了近年来PLD技术外延生长GaN薄膜的研究进展,包括新型衬底上的GaN薄膜外延研究进展,以及作为克服异质外延的重要手段——缓冲层技术的发展现状。从目前的研究进展可以看出,应用PLD技术制备GaN薄膜及其光电器件具有广阔的发展前景。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明:相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜,通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差,但表面较平整;而且随着AlN缓冲层厚度的增加,GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见,AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

GaN薄膜制备及脉冲激光沉积法的研究进展

介绍了国内外制备GaN材料的历史和现状。分析了GaN材料及其薄膜的各种制备工艺的特点,并详细介绍了采用激光沉积工艺制备GaN薄膜的研究进展。     

脉冲激光双光束沉积掺Mg的GaN薄膜的研究

采用脉冲激光双光束沉积系统在Si(111)衬底上生长了掺Mg的GaN薄膜和未掺杂GaN薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、室温范德堡霍尔测量及光致发光(PL)光谱对两类薄膜进行对比分析，结果显示，所生长的GaN薄膜均为六方纤锌矿晶体结构，掺Mg可细化所生长的GaN薄膜晶粒。随着掺Mg量的增加，GaN薄膜无需后处理即可由”型导电转化为p型导电，GaN薄膜的光学性能随p型载流子浓度增大而提高；然而掺Mg却导致GaN薄膜结晶质量下降，掺镁量过大的GaN薄膜中p型载流子浓度反而减少，光致发光中黄发射峰增强较大。研究表明通过优化脉冲激光双光束沉积参数无需任何后处理可直接获得高空穴载流子浓度的p型GaN薄膜。     

脉冲激光沉积薄膜专家系统

脉冲激光淀积技术是制备薄膜的先进技术之一,具有膜成分容易做到与靶成分一致、便于控制淀积条件、适用面宽、淀积速率高、易于引入新技术等特点.为了使脉冲激光淀积技术智能化、简便化,研究开发出了"脉冲激光淀积薄膜专家系统".该专家系统具有薄膜基片选择、淀积参数确定、实验结果总结、相关数据查询等功能.本文首先阐述了该专家系统的设计思想和工作原理,然后介绍了该专家系统的功能和结构;最后对该专家系统的适用条件和进一步拓展的目标进行了讨论.利用该专家系统,成功地指导了掺钛氧化钽薄膜和钛酸锶钙薄膜的制备.(OH16)     

脉冲激光沉积系统（PLD）的应用——制备GaN薄膜

采用脉冲激光沉积技术,在Al2O3衬底上生长GaN薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究不同沉积温度、不同沉积压强对所生长的GaN薄膜晶体结构特征的影响。研究表明,在750℃的沉积温度时,GaN薄膜的结晶质量较高;在20 Pa以下的沉积气压下,GaN薄膜的晶体质量随着沉积气压的升高而提高。     

SnO2薄膜的脉冲激光沉积

采用脉冲激光沉积技术制备了ＳｎＯ２薄膜。Ｘ射线衍射结构分析表明薄膜为非晶态。在６００℃温度下退火后，由非晶薄膜转变为多晶薄膜。研究了多晶ＳｎＯ２薄膜的光电特性。在４００ｎｍ至７００ｎｍ的可见光范围内，其透过率保持在７０％到９０％。电阻率为１．９×１０－１Ωｃｍ。     

脉冲激光沉积薄膜技术研究新进展

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广、最有希望的制膜技术。陈述了其原理、特点、研究方法,总结了超快脉冲激光、脉冲激光真空弧、双光束脉冲激光沉积等最新的PLD薄膜制备技术研究进展。     

室温下脉冲激光沉积制备高取向度AlN薄膜

用脉冲激光沉积(PLD)方法,在p-Si(100)衬底上、室温下和不同N2氛围中制备了高度取向的AlN薄膜,并利用X射线衍射(XRD)仪、傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对样品的特征进行了研究.结果表明,在从5×10-6～5.0 Pa的N2气压范围内,制备的薄膜都呈现h＜100＞晶向,并且随着气压的升高,样品的结晶度有明显的提高.另外,随着N2浓度的增大,Al-N键的结合度增强,AlN晶粒的尺寸增大,在样品表面出现杂散晶粒,薄膜的粗糙度增大.     

脉冲激光沉积β-FeSi2/Si(111)薄膜的工艺条件

用FeSi2合金靶作为靶材,采用准分子激光沉积法在Si(111)单晶基片上制备了单相的-βFeSi2薄膜,并将飞秒脉冲激光沉积法(PLD)引入到-βFeSi2薄膜的制备工艺中;用X射线衍射仪(XRD),场扫描电镜(FSEM),能谱仪(EDS),紫外可见光光谱仪研究了薄膜的结构、组分、表面形貌和光学性能。基片温度为500℃,采用KrF准分子脉冲激光沉积法可获得单相的-βFeSi2薄膜。衬底温度为550℃时,-βFeSi2出现迷津状薄层。采用飞秒脉冲激光法-βFeSi2薄膜的合成温度比准分子脉冲激光沉积法制备温度低50~100℃;薄膜的晶粒分布均匀连续,没有微米级的微滴;飞秒脉冲激光沉积效率比准分子激光的高1000倍以上,是一种快速高效的-βFeSi2薄膜沉积技术。     

Si(111)衬底上生长的GaN的形貌与AlN缓冲层生长温度的关系

利用LP-MOCVD技术在Si（111）衬底上,用不同温度生长AlN缓冲层,再在缓冲层上外延GaN薄膜．采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）技术和扫描电子显微镜（SEM）分析这些样品，比较缓冲层生长温度对缓冲层和外延层的影响，并提出利用动力学模型解释这种温度的影响．进一步解释了GaN外延层表面形貌中“凹坑”的形成及“凹坑”与缓冲层生长温度的关系．结果表明，温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌．     

Effect of AlN buffer layer thickness on the properties of GaN films grown by pulsed laser deposition

The GaN films are grown by pulsed laser deposition (PLD) on sapphire, AlN(30 nm)/Al₂O₃ and AlN(150 nm)/Al₂O₃, respectively. The effect of AlN buffer layer thickness on the properties of GaN films grown by PLD is investigated systematically. The characterizations reveal that as AlN buffer layer thickness increases, the surface root-mean-square (RMS) roughness of GaN film decreases from 11.5 nm to 2.3 nm, while the FWHM value of GaN film rises up from 20.28 arcmin to 84.6 arcmin and then drops to 31.8 arcmin. These results are different from the GaN films deposited by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) with AlN buffer layers, which shows the improvement of crystalline qualities and surface morphologies with the thickening of AlN buffer layer. The mechanism of the effect of AlN buffer layer on the growth of GaN films by PLD is hence proposed.     

脉冲激光沉积法制备氧化锌薄膜

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良的晶格、光学和电学性能,其显著的特点是在紫外波段存在受激发射。利用脉冲激光沉积法(PLD)在氧气氛中烧蚀锌靶制备了纳米晶氧化锌薄膜,衬底为石英玻璃,晶粒尺寸约为28-35 nm。X射线衍射(XRD)结果和光致发光(PL)光谱的测量表明,当衬底温度在100-250℃范围内时,所获得的ZnO薄膜具有c轴的择优取向,所有样品的强紫外发射中心均在378-385 nm范围内,深能级发射中心约518-558 nm,衬底温度为200℃时,得到了单一的紫外光发射(没有深能级发光)。这归因于其较高的结晶质量。     

脉冲准分子激光沉积AlN薄膜的研究

采用ArF脉冲准分子激光沉积法并结合退火后处理工艺,在Si（111）衬底上成功地制备了AIN晶态薄膜。X射线衍射、扩展电阻与原子力显微镜等测试结果表明：薄膜具有（101）取向,平均晶粒大小为200nm;薄膜介电性能优异,扩展电阻在108Ω以上。