AlSb多晶薄膜材料的性能研究

采用共蒸法制备了新型AlSb多晶薄膜. 通过XRF、XRD、Hall测试及电导率温度关系等研究了AlSb多晶薄膜的组分、结构及性能. 分析表明,刚沉积的AlSb薄膜为非晶相,在540℃以上退火转变为AlSb相,转变的程度取决于退火的温度及Al、Sb的原子配比,其中N_Al∶N_Sb为47.2∶52.8,580℃退火后的薄膜多晶转变最为明显,结晶度较高;测试结果表明,退火后的AlSb薄膜为p型间接带隙半导体,载流子浓度为10¹⁹cm^-1,吸收系数为10⁴,而且在升降温阶段电导率发生不可逆变化. 这种薄膜用于TCO/CdS/AlSb结构的太阳电池器件中已经得到200mV左右的开路电压.     

CdxTe薄膜的共蒸发法制备及其表征

采用CdTe和Te双源共蒸发的方法, 调控CdTe和Te源的蒸发速率, 首次制备出一系列不同x组分的Cd_xTe二元化合物薄膜, 并在N₂气气氛下进行185℃退火处理。通过XRD、SEM、紫外-可见吸收光谱分析及暗电导率-温度关系对Cd_xTe薄膜的结构、形貌、光学和电学性质进行表征。紫外-可见吸收光谱分析表明, 不同x组分的Cd_xTe薄膜, 其禁带宽度可在0.99~1.46 eV之间变化, 随着x值从0.8减小到0.2, 吸收边向长波方向移动, 而且透过率也显著下降。XRD结果表明, x值小于0.6时, 刚沉积的Cd_xTe薄膜为非晶相; 随着x的值逐渐靠近1, 刚沉积的薄膜明显结晶, 沿CdTe(111)方向择优生长, 退火处理促使薄膜从非晶转变为多晶。Cd_xTe薄膜的导电类型为p型, 其暗电导率随温度的上升而增大, 当温度继续升高至临界点时, 薄膜暗电导率-温度关系出现反常。这些结果表明, Cd_xTe薄膜将有望用于CdTe薄膜太阳电池以拓展电池的长波光谱响应。     

真空共蒸发法制备CuxTe薄膜的结构特性分析

用真空共蒸发法制备了CuxTe（1≤x≤2）薄膜,并通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及原子力显微镜（AFM）等表征手段分析了薄膜的结构特性,研究了热处理对不同Cu/Te配比的样品物相转变的影响。结果发现：刚沉积的薄膜非晶结构占主导地位,只有部分低Cu/Te比的薄膜出现多晶结构;退火后,薄膜发生晶相转变,且随着退火温度的升高,不同配比的样品有着不同程度的物相转变。其中,较低配比（x=11、.44）的样品多晶转变较为明显,结晶度较高,说明较小x值的薄膜晶化温度较低,而高x值的薄膜晶化温度较高。用CuxTe薄膜作为背接触层,获得了效率为12.5%的CdS/CdTe小面积太阳电池。     

ZnTe:Cu多晶薄膜结构和电性质

用共蒸发法在室温下制备了ZnTe：Cu多晶薄膜,利用XRD、AFM和XPS等测试技术对样品进行了表征,研究了掺Cu浓度和退火温度对薄膜物相和晶粒度的影响,分析了薄膜表面的元素状态。根据铜离子的变价行为对异常的电阻率温度关系作了解释。并确定了最佳掺铜浓度和退火温度。     

Cd_(1-x)Zn_xS(x=0.88)多晶薄膜的制备及性能研究

采用真空共蒸发法制备了Cd1-xZnxS多晶薄膜,研究了Cd1-xZnxS(x=0.88)多晶薄膜的结构与光电特性。XRD的结果表明,0x≤0.9,Cd1-xZnxS薄膜为六方结构,高度择优取向;荧光光谱分析与Ve-gard定理的结果以及石英振荡法监测的Cd1-xZnxS多晶薄膜的组分吻合;制备的Cd1-xZnxS多晶薄膜的光学透射谱的吸收边随Zn含量的增加发生蓝移,其光学能隙调制在CdS与ZnS能隙之间;最后测量了Cd1-xZnxS薄膜室温电阻率及暗电导率随温度的变化情况,计算了Cd1-xZnxS薄膜的电导激活能。     

金刚石多晶薄膜的合成与研究

本文采用热解化学气相沉积方法，以甲烷和氢的混合气体为原料，在单晶硅和锗、 铜、钼、石英玻璃、碳化钨和石墨基板上合成金刚石薄膜，而且在单晶硅基板上合成出其面积大于２０×２０ｍｍ２的比较均匀的金刚石膜，同时对金刚石膜的生长特性进行了研 究。     

真空蒸发法制备PbI2多晶薄膜研究

用真空蒸发法在玻璃衬底上制备了PbI₂多晶薄膜,对样品的微结构、表面形貌、化学组分及电阻率进行了测试分析.结果表明,样品具有良好的多晶结构,并沿六角密堆积结构的c轴向高度择优取向.室温下样品暗电导率为3.09×10^-11(Ω·cm)^-1,电导激活能为0.78eV.     

CdS多晶薄膜的制备及性质研究

分别采用近空间升华法和电子束蒸发法在透明导电玻璃和普通载玻片上制备了硫化镉(CdS)多晶薄膜.对制备样品的表征结果表明:(1)两种方法制备样品都沿(002)晶向择优生长,属于六方相多晶结构,但择优取向度不同;(2)CdS薄膜表面连续而致密,粒径均匀,但两种工艺制备样品的S:Cd原子比有较大差异;(3)CdS薄膜的光能隙在2.39～2.44eV之间,电子束蒸发制备样品光能隙稍小.分析认为,两种方法制备样品的上述差异可能与衬底温度、沉积时间及成膜机制的不同相关.     

磁控溅射法制备CdS多晶薄膜工艺研究

采用磁控法制备了CdS薄膜,研究工艺参数对样品沉积质量、沉积速率及晶体结构的影响。实验发现,在不同衬底上制备CdS薄膜时需要采取不同的后续工艺措施以获得较好的沉积质量。同时,制备样品的沉积速率随衬底类型、衬底温度、溅射功率及溅射气压的变化而变化。讨论并给出了工艺参数对上述实验结果的影响机制。X射线衍射谱显示,制备样品是六方和立方两种晶型的混合,沿(002)和(111)晶面择优取向生长。随溅射功率的增大和衬底温度的升高,两种晶型互相竞争生长并分别略微占优势。当溅射功率增大到200 W,衬底温度升高到200℃时,占优势晶型消失,薄膜择优取向特性变得更好。此外,随着溅射气压的增大,样品结晶质量下降,在0.5 Pa时呈现明显非晶化现象。     

ZnxMg1-xS多晶薄膜的制备及其特性研究

采用真空蒸镀技术,在普通石英玻璃衬底上成功制备出固溶体ZnxMg1-xS多晶薄膜.用X射线能量色散谱仪、原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等对薄膜晶体成分、表面形貌、结构和光学性质做了分析.结果表明当x＝0.9时,固溶体ZnxMg1-xS晶体形貌生长和结晶性良好,为闪锌矿结构;由于镁成分的掺入,ZnxMg1-xS薄膜的(111)峰位相对于ZnS的(111)峰位向大角度方向移动0.14°;光学吸收边相对于ZnS产生了明显的蓝移,其禁带宽度增加0.19 eV,显示了作为短波光电器件材料和紫外探测材料的应用潜力.     

MBE方法在GaAs(001)衬底上外延生长GaSb膜

利用分子束外延方法(MBE)在GaAs(001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(HallEffect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性能和光学质量进行了研究。发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高。引入GaSb/AlSb超晶格可有效阻断进入GaSb外延层的穿通位错,对应的PL谱强度增强,材料的光学质量变好。     

BaWO4多晶膜的原电池电化学制备技术研究

薄膜的原电池电化学技术是一条环境友好的新工艺路线．深入研究了BaWO4多晶膜的原电池电化学制备技术，并利用光电子能谱仪（XPS）、荧光光度计对沉积膜进行了元素价态及光致发光性能的研究。研究得出，当钨片在含Ba^2＋离子的碱性溶液中进行原电池电化学处理时，得到的阳极膜是结晶良好的、具有四方相结构的BaWO4多晶膜；XPS分析表明，沉积膜中的Ba元素表现为＋2价，W元素为＋6价和O元素为-2价；荧光测试表明，在紫外光的激发下，该BaWO4多晶膜能发射出以465nm为中心的蓝光。     

生长温度对InAs／GaSb超晶格晶体结构和表面形貌的影响

采用分子束外延(MBE)技术,在GaSb(100)衬底上外延生长InAs(4ML)/GaSb(8ML)超晶格(SLs).研究了生长温度(400～440℃)对超晶格晶体结构和表面形貌的影响.结果表明,420℃生长的超晶格结构完整和表面粗糙度最小,其荧光光谱(PL)峰值波长在约2.54μm处,响应光谱50%截止波长在约2.4μm处.通过控制快门顺序形成InSb和混合两种界面,并发现生长温度强烈影响混合界面InAs/GaSb超晶格结构和表面形貌,而对InSb界面超晶格的影响较小.     

Large-grain polycrystalline silicon thin films obtained by low-temperature stepwise annealing of hydrogenated amorphous silicon

Large grained polycrystalline silicon thin films have been prepared by low-temperature solid phase crystallisation of sputter-deposited hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H), with relatively short processing times, and a considerably low thermal budget. Various a-Si:H samples, deposited under different conditions and with varying hydrogen concentrations and hydrogen bonding configurations, were simultaneously annealed. Only a particular set of deposition conditions led to crystallisation. The a-Si:H thin film which was successfully crystallised was prepared in an argon-hydrogen mixture, in which the last few minutes of film deposition occurred in a hydrogen-rich atmosphere. For that film, the hydrogen concentration profile resulted in a much higher hydrogen content on the sample surface than in the bulk, and H-Si bonds were predominantly of the weak type. Crystallisation was accomplished by low-temperature stepwise annealing from 200°C to 600°C at 100°C steps, with samples being cooled down to room-temperature between each annealing step. This resulted in large grained (> 10 μm range) polycrystalline silicon after the 600°C annealing step for a 1.1 μm thick sample. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, elastic recoil detection analysis (ERDA) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to analyse samples before and after crystallisation.     

Stimulated crystallization of polycrystalline GaSb films

Ultra-thin (about 15 Å) initial deposits of Bi, Cu, Ag, Sn, Pb, Au and In-Bi solder have been used for subsequent deposition of the GaSb films by a flash evaporation technique. TEM studies reveal that the deposits stimulate grain growth in the films to different extents, with Au giving the best results. Also, the increase in the Au stimulator deposit thickness substantially increased the grain size. The electrical measurements made on the GaSb films grown with or without Au stimulators (below 30 Å) reveal that considerable improvement in the film properties can be obtained by using the stimulator.     

不同厚度对分子束外延生长GaSb薄膜的影响

采用分子束外延(MBE)在GaAs衬底上生长GaSb薄膜,为了减小因晶格失配度较大所引起的位错密度,采用低温GaSb作为缓冲层.通过X射线双晶衍射仪和原子力显微镜分析得出,当低温GaSb缓冲层的厚度为20nm时,GaSb外延层中的位错密度最小,晶体质量最好.此外,缓冲层和外延层的厚度共同对GaSb薄膜晶体质量和表面形貌产生影响.     

ZnTe薄膜特性研究

用真空共蒸发法在室温下制备了ZnTe:Cu多晶薄膜.用XRD表征薄膜结构,刚沉积未掺Cu和适度掺Cu的薄膜为立方结构,高度(111)择优,重掺Cu的为立方和六方混合相.室温时薄膜的形貌和光能隙取决于掺Cu浓度和退火温度,并通过透射光谱的测量计算出光能隙.重掺Cu的薄膜具有反常电导温度关系.     

新型MPCVD装置在高功率密度下高速沉积金刚石膜

使用自行研制的新型MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在输入功率为5kW,沉积压力分别为13.33、26.66kPa和不同的甲烷浓度下制备了金刚石膜。利用等离子体发射光谱法对等离子体中的H原子和含碳的活性基团浓度进行了分析。用扫描电镜、激光拉曼谱对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质等进行了表征。实验结果表明,使用新型MPCVD装置能够在较高的功率密度下进行金刚石膜的沉积;提高功率密度能使等离子体中H原子和含碳活性基团的浓度明显增加,这将提高金刚石膜的沉积速度,并保证金刚石膜具有较高的质量。