石墨衬底上具有（220）/（400）择优取向多晶硅薄膜的制备及性质

在石墨衬底上分别制备了具有(220)和(400)择优取向的多晶硅薄膜.首先利用磁控溅射技术直接在石墨衬底上制备非晶硅薄膜层,以及先制备 ZnO 过渡层,再在 ZnO 过渡层上制备非晶硅薄膜层;然后采用快速退火法对非晶硅薄膜晶化,使其形成多晶硅薄膜籽晶层.XRD 测试表明,未引入 ZnO 过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(220)择优取向,而引入 ZnO 过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(400)择优取向;最后在多晶硅籽晶层上通过对流辅助化学气相沉积(CoCVD)制备多晶硅薄膜.根据 SEM、XRD、拉曼测试表明,多晶硅薄膜的性质延续了多晶硅籽晶层的性质,未引入 ZnO 过渡层的样品,具有高度(220)择优取向.引入 ZnO 过渡层后的样品,具有高度(400)择优取向,(400)择优取向的转变有利于后续多晶硅薄膜太阳电池的制作.同时对 Si(220)和 Si (400)择优取向的形成原因做了初步分析.     

石墨衬底上多晶硅厚膜的生长及性质分析

以石墨片为衬底,利用磁控溅射技术生长多晶硅籽晶层,退火处理后用CVD制备多晶硅厚膜。XRD测试结果表明,在籽晶层上外延多晶硅厚膜具有高度的(220)取向,这说明外延层的择优取向延续了籽晶层的取向。SEM测试结果表明,石墨片上多晶硅外延层生长良好,说明石墨片作为廉价衬底之一,有望投入工业化生产,以降低太阳能电池的制作成本。     

锗/石墨/硅薄膜结构的制备及其性质分析

利用磁控溅射技术在单晶硅衬底上制备出具有Ge/石墨/Si结构的薄膜样品,然后把其放入快速热退火(RTA)炉中退火。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,石墨过渡层的引入缓解了Si、Ge之间的晶格失配和热失配。X射线衍射(XRD)分析表明450℃是Ge薄膜晶化的临界衬底温度,750℃是使Ge薄膜RTA晶化程度明显提高的临界退火温度,30s是最佳退火时间。     

衬底温度对Mg0.1Zn0.9O薄膜结构及光学性能的影响

利用射频磁控溅射技术在不同温度的(100)Si和玻璃衬底上成功地制备了c轴择优取向的Mg0.1Zn0.9O薄膜.通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外可见光分光光度计和光致发光谱研究了衬底温度对Mg0.1Zn0.9O薄膜结构、表面形貌和光学性能的影响,结果表明,在衬底温度为400℃时生长的Mg0.1Zn0.9O薄膜具有很好的c轴取向和较好的光学性能.用激发波长为300nm的氙灯作为激发光源得到不同衬底温度下Mg0.1Zn0.9O薄膜的室温PL谱.分析表明,紫外发光峰与薄膜的结晶质量密切相关,蓝光发射与氧空位有关.简单探讨了衬底温度影响紫外光致发光峰红移和蓝移的可能机理.     

100μm大晶粒多晶硅薄膜的铝诱导法制备

以Corning Eagle 2000玻璃为衬底,用磁控溅射法制备了glass/a-Si/Si O2/Al叠层结构,于Ar气保护下退火,制备了具有很强的(111)择优取向,最大晶粒尺寸达100μm的铝诱导晶化多晶硅薄膜。研究结果表明,非晶硅的氧化时间越长,所制备的多晶硅晶粒尺寸越大,当氧化时间达约47h后,再延长氧化时间对薄膜性能的影响不明显。还发现退火温度越高,晶粒越小,但是反应速率越快。     

热丝CVD法低温制备的多晶硅薄膜质量对衬底依赖性的研究

以SiH4和H2作为反应气体,采用HWCVD的方法分别在石英玻璃、AZO、Si（100）和Si（111）衬底上制备了多晶硅薄膜。利用X射线衍射（XRD）,拉曼（Raman）光谱和傅里叶红外（FT-IR）吸收光谱研究了不同衬底对多晶硅薄膜的择优取向、晶化率和应力的影响,用SEM观察了多晶硅薄膜的表面形貌。研究发现在4种衬底上生长的多晶硅薄膜均为（111）择优取向。单晶硅片对多晶硅薄膜有很强的诱导作用,并且Si（111）的诱导作用优于Si（100）的诱导作用。AZO对多晶硅薄膜生长也有一定的诱导作用。通过计算薄膜晶态比,得到除以石英为衬底的样品外,其它3种样品的晶态比均在90%以上,尤其以单晶硅片为衬底的样品更高。石英玻璃、AZO和Si（100）上生长的多晶硅薄膜中均存在压应力。     

SiO_2/Si上直流磁控反应溅射制备AlN薄膜

利用正交设计分析了直流磁控溅射中溅射气压,衬底温度和N2浓度对SiO2/Si衬底上制备的AlN薄膜的(002)择优取向的影响水平。利用X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)对薄膜的晶向和表面形貌进行了分析,得到制备高度择优取向的AlN薄膜的最佳期望条件:衬底温度为250℃,溅射气压为2Pa,N2浓度为75%;并得出了氮气浓度对薄膜的(002)择优取向的影响较大。具有择优取向的AlN薄膜的折射率约为2.06。     

Sol-gel法制备LaNiO3/Bi4Ti3O12异质薄膜及性能研究

采用Sol-gel(溶胶-凝胶)法在Si衬底上制备LaNiO3/Bi4Ti3O12(LNO/BTO)叠层薄膜,并研究了不同退火温度下BTO薄膜的生长行为和铁电、介电性能.试验表明,与单晶Si直接作衬底制备的Bi4Ti3O12薄膜相比,引入过渡层LNO降低了Bi4Ti3O12薄膜与衬底的晶格失配度,减少了热应力和外应力,缓解了薄膜龟裂的现象,而且制备出的Ag/BTO/LNO/Si异质薄膜电容具有优良的介电性质.     

PLD法制备NiO薄膜及结构和形貌的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)在Si衬底上制备NiO薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对所制备薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征分析,研究衬底温度和脉冲激光能量对NiO薄膜结构和形貌的影响,得到生长质量较高、择优取向的多晶NiO薄膜的一种最佳制备条件.制备了p-NiO/n-Si异质结器件,Ⅰ-Ⅴ特性测试表明,器件具有良好的整流特性.     

不同衬底上LaNiO3导电氧化物薄膜的制备和研究

通过MOD法和快速热处理过程,在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上制备了LaNiO3(LNO)导电氧化物薄膜.经XRD结构分析表明,所制备的LNO薄膜具有纯的钙钛矿结构,并且以(100)方向择优取向.经SEM和AFM分析表明,LNO薄膜具有表面均匀、无裂纹.经标准四探针法测试表明,LNO薄膜具有好的金属特性,其室温电阻率为7.6×10-4Ω·cm.铁电性能测试表明,LNO薄膜可以提高PZT铁电薄膜的剩余极化强度.     

以Al2O3为过渡层脉冲激光法制备PZT铁电薄膜

为实现PZT铁电薄膜与半导体衬底的直接集成引入Al2O3为过渡层，首先用真空电子束蒸发法在Si(100)，多昌金刚石（111）衬底上生长约20nm厚的Al2O3过渡层，接着在上述衬底上采用脉冲激光淀积（PLD）法淀积PZT薄膜，衬底温度为350-550℃。X光电子能谱（XPS）测试表明，在高真空下，电子束蒸发Al2O3固态源能获得化学配比接近蒸发源的Al2O3薄膜。X射线衍射（XRD）测试说明，不论衬底是硅还是多晶金刚石，当衬底温度为550℃时，PZT在Al2O3过渡层上呈现（222）取向的焦绿石相结构，当衬底是金刚石时，通过如下工艺：（1）较低温度（350℃）淀积；（2）空气氛围650℃快速退火5min，可以在Al2O3过渡层上获得高度（101）取向的钙钛矿结构的铁电相PZT薄膜，最后AFM测试显示，在硅衬底上，PZT薄膜的表面均方根粗糙度为9.78nm；而在多晶金刚石衬底上，PZT薄膜的表面均方根粗糙度为17.2nm。     

MOD法制备的Bi3.25Nd0.75Ti3O12薄膜的铁电各向异性行为

采用金属有机分解法(MOD)在(111)Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了含(117)成分的c轴择优取向和α轴择优取向的Bi3.25Nd0.75Ti3O12(BNT)薄膜．实验发现，BNT薄膜的品型结构主要依赖于预退火条件．电学性能测试表明，α轴择优取向的BNT薄膜具有高的剩余极化和矫顽场，较高的介电常数和介电损耗，以及较大的电容调谐率；而c轴择优取向的则相反．BNT薄膜具有同Bi4Ti3O12(BIT)薄膜相似的铁电各向异性行为．     

玻璃衬底和Si衬底制备的Zn0.96Nd0.04O薄膜的结构研究

通过射频磁控溅射技术在玻璃衬底和Si（111）村底上制备了Zn0.96Nd0.04O薄膜。XRD分析表明,Zn0.96Nd0.04O薄膜是具有C轴择优生长的纳米多晶薄膜,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格,Nd掺杂没有改变ZnO晶格结构。从AFM图中看出,薄膜表面形貌较为粗糙,Si衬底薄膜的晶粒具有规律且晶粒尺寸大于玻璃衬底。     

飞秒脉冲激光沉积Si基α轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜．X射线衍射(XRD)表明:室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm．在500℃沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈a轴择优取向．测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的,Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性．a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC／cm2,矫顽力Ec=48kV／cm．     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜.X射线衍射(XRD)表明室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm.在500℃沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈a轴择优取向.测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性.a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC/cm2,矫顽力Ec=48kV/cm.     

PZT/ZnO薄膜制备及其结构特性研究

利用固相反应制备的ZnO-Li_(2.2%)陶瓷靶和RF射频磁控溅射技术在Si(100)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,XRD和电性能分析表明掺杂Li离子改善了ZnO靶材的结构和性能,同时研究了不同RF溅射温度对ZnO薄膜结构与取向的影响;然后采用sol-gel前驱单体薄膜制备方法,以ZnO为过渡层淀积PZT薄膜,探讨高度c轴(002)择优取向ZnO薄膜对PZT薄膜结构与性能的影响,实验发现在PZT/ZnO异质结构中,致密、均匀和高度c轴择优取向的ZnO可作为晶核,促进PZT钙钛矿结构转化、晶粒(110)择优取向生长,相应降低PZT薄膜的退火温度.     

氧化铝膜对铝诱导制备多晶硅薄膜的影响

为了考察硅铝界面氧化铝膜对铝诱导多晶硅的影响,本文用磁控溅射方法制备了界面有无氧化铝膜的硅铝复合结构。XRD测试表明两种铝诱导方法均制备了具有(111)高度择优取向的多晶硅薄膜。光学显微镜和扫描电镜照片显示,有氧化铝膜时铝诱导的多晶硅薄膜有两层,下层为大晶粒(40μm-60μm)枝晶状多晶硅,拉曼谱显示其结晶质量接近单晶,而上层膜晶粒较小,结晶质量较差。无氧化铝膜时铝诱导的多晶硅薄膜只有单层结构,其晶体结构和结晶质量都与有氧化铝膜时铝诱导的上层多晶硅薄膜相似。结果表明,硅铝界面上氧化铝的存在大大提高了铝诱导多晶硅薄膜的质量,但是另一方面也限制了铝诱导多晶硅的晶化速率。     

退火温度对射频磁控溅射法生长的Mg0.16Zn0.84O薄膜性质的影响

采用射频磁控溅射的方法在硅衬底上生长出高质量的Mg0.16Zn0.84O薄膜.用X射线(XRD)、原子力显微镜(AFM)分别研究了在200、400、600和800℃下空气中退火2h的Mg0.16Zn0 84O薄膜的结构、表面形貌.结果表明,Mg0.16Zn0.84O薄膜是六角纤锌矿结构,具有沿与衬底垂直的C轴的择优取向;随着样品退火温度的升高,(002)衍射峰强度明显增强,衍射峰半高宽(FWHM)由0.86°单调地降低到0.40°,晶粒大小明显增大,最大的高达400nm以上.用TV1900型双光束紫外可见分光光度计测量了淀积在蓝宝石衬底上的Mg0.16Zn0.84O薄膜室温的透射谱,得到可见光区的平均透过率约为95%,进而估算出Mg0.16Zn0.84O薄膜的带隙宽度约为3.58eV.     

Zn1-xCuxO薄膜的结构和光学性质

采用CS-400型射频磁控溅射仪在Si(111)和石英基底上成功的制备了Zn1-xCuxO薄膜,薄膜的晶体取向和表面形貌用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜 (SEM)进行测量.利用紫外-可见光(UV-vis)分光光度计来测量基片为石英的Zn1-xCuxO薄膜的透射光谱.实验表明,采用射频磁控溅射制备的掺Cu氧化锌薄膜具有(002)峰的择优取向.随着Cu掺入量的增加样品成膜质量降低,禁带宽度减小,透射率下降.     

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。