C轴择优取向ZnO薄膜的溅射工艺与结构研究

通过改变直流磁控反应溅射法的工艺条件,同时在玻璃和Si(100)、Si(111)两种硅基底上制备了ZnO薄膜。用x射线衍射方法(xRD和xRC)对薄膜结构性能进行测试表明,这些基底上生长的ZnO薄膜都得到了明显的c轴择优取向和较高的结晶度,硅基底上的薄膜结构性能普遍好于玻璃基底上淀积的薄膜。并对溅射工艺与结构的关系进行了分析。     

ZnO薄膜的晶体性能的分析

在硅基上制备了ｃ轴取向高度一致的ＺｎＯ薄膜,这将有可能成为新型ＧａＮ单晶薄膜的过渡层,对ＺｎＯ薄膜的晶体性能了进行了分析,研究了不同衬底和不同衬底温度对ＺｎＯ薄膜的结晶状况的影响,并着重用ＴＥＭ研究了硅基ＺｎＯ薄膜的晶体性能。     

多孔硅基热敏薄膜的制备与性能

对MEMS用具有绝热性能的多孔硅基底上沉积的热敏感薄膜进行了研究．首先用电化学方法制备多孔硅,分别在多孔硅基底和硅基底上通过溅射镀膜方法沉积氧化钒、Cu、Au热敏薄膜,测试多孔硅基底和硅基底上的氧化钒及金属薄膜电阻的热敏特性．结果表明,在多孔硅基底表面沉积的热敏薄膜具有与硅基表面热敏薄膜同样的热敏特性且表现出更高的灵敏度;此外,对沉积在不同制备条件得到的多孔硅上的氧化钒薄膜电阻热敏特性进行比较,发现随着孔隙率和厚度的增加,多孔硅的绝热性能提高,其上沉积的氧化钒薄膜电阻热敏特性增强．     

快重离子束诱发金属薄膜在基底上的附着增强效应

用 ＭｅＶ能量的 Ｃｌ离子束辐照金属薄膜／绝缘体和硅基底。测量到薄膜在基底上附着增强的阈值剂量，在铜／硅体系中观测到低剂量和高剂量阈值。     

低温生长的ZnO单晶薄膜的结构和性能

采用电子束反应蒸镀方法在玻璃衬底上在低温下外延生长了沿 ｃ－轴高度取向的单晶 ＺｎＯ薄 膜,研究了衬底温度及反应气氛中的 Ｏ２对薄膜结构的影响,结合荧光光谱（ＰＬ）和荧光激发光谱（ＰＬＥ） 研究了玻璃上ＺｎＯ薄膜的光学跃迁特性．在３２５℃下获得的单晶薄膜（００２）晶面的ｘ射线衍射峰强度 最大且线宽最窄（０．２８）．反应气氛中的 Ｏ２对 ＺｎＯ 薄膜结构的影响不明显,但对薄膜的 ＰＬ及 ＰＬＥ 特性的影响显著．     

覆盖有ZnO薄膜的玻璃基体上化学镀铜

在玻璃基体上通过喷雾热解覆盖一层ＺｎＯ薄膜,然后用Ａｎｎｏ３８溶液活化,还原,最后化学镀铜,得到三层结构的镀件,适合作印刷电路板。     

不同基底对掺镧钛酸铅铁电薄膜结晶性能的影响

采用射频磁控溅射技术,使用相同的工艺条件在Si(100)基底和Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅[(Pb0.9,La0.1)TiO3,PLT10]铁电薄膜。采用常规热处理工艺对两种基底上生长的PLT铁电薄膜在相同条件下进行了退火。用原子力显微镜(AFM)观察PLT薄膜的表面形貌。用X射线衍射技术(XRD)研究PLT薄膜结晶性能。XRD图谱表明硅基底上的PLT在晶化后,各主要晶面的衍射峰均出现,取向呈现多样化;而在铂上的PLT在晶化后,只出现了(111)晶面衍射峰和(222)晶面衍射峰,取向是单一的〈111〉方向。通过对XRD的数据计算可知,在相同条件下退火的PLT薄膜,在铂上的PLT的晶粒尺寸大于在硅基底上的PLT的晶粒尺寸。晶粒尺寸的差异反应出了由于基底的影响而造成薄膜晶化过程中成核方式的差异。     

不同基底上SiO2薄膜的显微结构和力学性能

用电子束蒸发技术在K9玻璃及两种不同取向的钇铝石榴石(Y₃Al₅O₁₂, 简称YAG)晶体上沉积了SiO₂薄膜, 采用X射线衍射仪和纳米划痕仪对薄膜显微结构和力学性能进行了研究。实验结果表明: 薄膜在K9 、YAG(100) 和YAG(111)基底上分别呈现非晶态和多晶态; 沉积在不同基底上的薄膜的弹性模量并无明显差异; SiO₂薄膜在K9和YAG基底上呈现不同的划痕破坏模式, 并且YAG晶体上薄膜的粘附失效临界附着力远远小于SiO₂薄膜与K9基底的附着力。本文从薄膜的结构和弹性模量两方面分析解释了不同基底上薄膜的力学行为。     

氧化锡基ZnO／SnO2UPF复合工艺对其微观结构的影响

着重讨论了用直流气体放电活化反应蒸发沉积法制备的氧化锡基ＺｎＯ／ＳｎＯ２超微粒子薄膜（ＵＰＦ）的制备工艺对其物相结合及表面形貌等影响。结果表明：复合型薄膜上层的ＺｎＯＵＰＦ比单层薄膜的ＺｎＯＦＵＰＦ致密；主要晶相成分为ＳｎＯ２相，并沿（００２）、（１１０）、（１０１）等晶面择优生长；ＺｎＯ相呈非晶态结构。     

磁控溅射法制备铁氧体薄膜的界面结合强度研究

利用磁控溅射法在单硅晶基底和玻璃基底上沉积铁氧体薄膜,采用AFM观察薄膜的微观形貌,采用划痕法测试薄膜的界面结合强度,测试结果表明:由于两种不同材质上沉积的薄膜粗糙度缘故,硅晶/铁氧体薄膜的临界载荷为19.7N,其划痕形貌为裂纹状扩展,玻璃/铁氧体薄膜的临界载荷为5.3N,其划痕形貌为剥落状。     

Low-loss ZnO optical waveguides for SAW-AO applications

Acoustooptic Bragg deflectors (ABDs) with high diffraction efficiencies were fabricated using ZnO thin films deposited on sapphire, glass, and Si substrates by an RF magnetron sputtering system. Optical waveguide losses of the ZnO films were about 0.5 dBcm(-1). Diffraction efficiencies of 95 and 98% for the TE(0) mode beam (at 632.8 nm) were accomplished by acoustic powers of 90 mW in a ZnO film on glass and 80 mW in a ZnO film on Si, respectively. The diffraction efficiencies of the ABD using a ZnO film on sapphire with interdigital transducers of different Q values and with the surface-acoustic-wave propagating along and perpendicular to the c -axis of the ZnO film were also determined.     

沉积气压对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构与光学性能影响

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ZnO薄膜,分别用XRD、SEM、紫外-可见光分光光度计和荧光分光光度计表征样品的结构和光学性质.实验表明,采用射频磁控溅射制备的ZnO薄膜具有六角纤锌矿结构的(002)峰和(101)峰的两种取向.在沉积气压>1.0Pa时所制备的ZnO薄膜具有(002)择优取向,并且十分稳定.SEM图表明,ZnO薄膜颗粒大小较为均匀,晶粒尺寸随着气压升高而变小,沉积气压不同时,薄膜样品的生长方式有所差异.在400～1000nm范围内,可以看出除O.5Pa下制备的ZnO薄膜外,其余ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率超过80%,吸收边在380nm附近,所对应的光学带隙约为3.23～3.27eV,并随着沉积气压上升而变大.ZnO薄膜的PL谱上观察到了392nm的近紫外峰和419nm的蓝峰;沉积气压对Zno薄膜的发光峰位和峰强有影响.     

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薄膜的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O     

High quality ZnO films deposited by radio-frequency magnetron sputtering using layer by layer growth method

Three-layered ZnO films were deposited on Si substrates by radio-frequency magnetron sputtering using layer by layer growth method. The Raman scattering confocal analysis confirms that ZnO film quality is improving at increasing the number of ZnO layers at film deposition.Applied method of deposition was used to realize homoepitaxial growth of ZnO films on c-Al₂O₃, Si, SiN_x/Si, glass and ITO/glass substrates. In order to improve the film quality we increased the number of deposition stages up to 5. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmittance measurements were used to testify the quality of grown five-layered ZnO films. XRD results showed that all five-layered ZnO films have (002) texture. The second order diffraction peak (004) on XRD spectra additionally testifies to the high quality of all five-layered ZnO films. SEM results demonstrated that no defects such as cracks and dislocations caused by interruption of deposition ZnO films were observed. Transmittance measurement results showed that ZnO films deposited on transparent substrates have abrupt absorption edge and high optical transmission in the visible region of the spectrum.     

ZnO薄膜的晶体性能的分析

在硅基上制备出了c轴取向高度一致的ZnO薄膜 ,这将有可能成为新型GaN单晶薄膜的过渡层。对ZnO薄膜的晶体性能进行了分析 ,研究不同衬底和不同衬底温度对ZnO薄膜的结晶状况的影响 ,并着重用TEM研究了硅基ZnO薄膜的晶体性能。     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、扫描电子显微镜(SEM)等手段分析制得的ZnO薄膜的晶体结构和发光特性。着重考察了热分解温度对ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响。结果表明,溶胶-凝胶旋涂法制备的ZnO薄膜样品厚度约为220nm,属六方纤锌矿结构,其c轴取向度与热分解温度有很大关系;ZnO薄膜在室温下均有较强的紫外带边发射峰,且紫外带边发射峰与样品c轴取向度没有直接关系,与缺陷有关的可见发射带很弱。     

ZnO thin films deposited by a CVT technique in closed ampoules

ZnO thin films were prepared on quartz glass, Si (100), and sapphire (001) substrates by a chemical vapour transport (CVT) technique. During the growing processes, the source and substrate temperatures were maintained at 1000 °C and 600 °C, respectively. The scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) measurements showed that the crystalline qualities of ZnO thin films were sensitively dependent on substrates. ZnO thin film deposited on sapphire substrate exhibited the best morphology with the largest crystallite size of more than 20 μm. Meanwhile, the XRD patterns showed that ZnO thin film deposited on sapphire substrate was strongly c-axis preferred-oriented with high crystalline quality. The optical properties of ZnO thin films were investigated by photoluminescence (PL) spectroscopy at room temperature (RT). The results suggested that the optical properties of ZnO thin films were highly influenced by their crystalline qualities and surface morphologies.     

溶胶凝胶法制备Cu掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计和伏安特性测试等研究了Cu掺杂量对薄膜微观结构、表面形貌及光电特性的影响。结果表明:所得Cu掺杂ZnO薄膜为六角纤锌矿多晶结构,有CuO杂质相生成。随Cu掺杂量的增加,薄膜晶粒长大,且样品粒度均匀,平均粒径约53 nm。Cu掺杂ZnO薄膜具有良好的透光性,在可见光范围内的平均透射率超过80%,最大可达90%以上。Cu掺杂浓度为0.001%时,所得ZnO薄膜的导电性明显优于其他掺杂条件下的样品。     

双靶反应磁控共溅射制备Al掺杂ZnO薄膜及其光电性能

采用双靶反应磁控共溅射法在Si（100）和载玻片衬底上制备了Al掺杂ZnO（ZAO）薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、荧光分光光度计、紫外可见光分光光度计,四探针测试仪等手段对薄膜进行表征,研究了Al掺杂对ZnO薄膜结构和光电性能的影响。结果显示,Al掺杂未改变ZnO的晶体结构,ZAO薄膜沿（002）晶面生长,具有单一的紫光发射峰,在可见光区透过率大于80%,当Zn靶和Al靶溅射功率分别为100 W和20W时,ZAO薄膜的电阻率为8.85×10-4W.cm,表明利用双靶反应磁控共溅射法制备的ZAO薄膜具有较好的光电性能。