基片温度对脉冲激光沉积ZnO薄膜性质的影响

本文基于脉冲激光沉积(PLD)方法,利用光谱物理GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波,实验上完成了在Al2O3(0001)基片上生长了ZnO薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)谱和光学透射谱对不同基片温度下沉积的ZnO薄膜的表面形貌和光学特性进行研究.结果表明,沉积时的基片温度对ZnO薄膜的结构和特性有显著影响.在基片温度为500℃时沉积的ZnO薄膜结构致密均匀,并表现出很强的紫外发射.通过紫外一可见透射光谱的测量,讨论了沉积时的基片温度对ZnO薄膜光学透射率的影响.     

沉积条件对氢化锂薄膜形貌和沉积速率的影响

为了研究沉积条件对氢化锂薄膜沉积速率和表面形貌的影响,采用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上沉积了氢化锂薄膜.通过改变靶基距和氢压等手段来控制薄膜的沉积速率,得到了氢压与沉积速率和薄膜表面质量的关系.结果表明,随着氢压和靶基距的增加,氢化锂薄膜的沉积速率逐渐下降;适当增加氢压可以降低氢化锂薄膜的表面粗糙度.从薄膜生...     

脉冲激光溅射沉积YBCO超导薄膜

从激光与材料相互作用理论出发,分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征和成分分布;以YBCO/SrTiO_3为对象,从实验上系统研究了脉冲激光溅射沉积薄膜过程中薄膜质量与基片温度、基片-靶材距离、气体压强、激光脉冲能量以及重复频率等参数的关系;总结出在SrTiO_3(100)单晶基片上溅射沉积YBCO高温超导薄膜的最佳实验参数。     

NiO薄膜的脉冲激光沉积及其结构和光学特性研究

利用脉冲激光沉积法在ITO玻璃衬底上制备了NiO薄膜,利用XRD、AFM对样品的晶体结构和表面形貌进行了表征,并对其透射光谱进行了测试,研究了衬底温度及脉冲激光能量对所制NiO薄膜的结构、形貌和光学特性的影响。结果表明:在脉冲激光能量为180 mJ、衬底温度为600~700℃条件下所制备的样品为沿(111)晶面择优取向生长的多晶NiO薄膜,薄膜结晶质量良好,表面颗粒排列均匀,可见光透射率较高,禁带宽度为3.40~3.47 eV。     

脉冲激光溅射沉积PZT膜

利用脉冲激光溅射沉积ＰＺＴ压电陶瓷薄膜。着重研究了制备过程对膜层成分和结构的控制。     

垂直靶向脉冲激光沉积制备ZnO纳米薄膜

用一种新颖的制备纳米粒子与薄膜的垂直靶向脉冲激光沉积(VTPLD)方法,在室温及空气气氛下,于玻璃基底上成功地制备出ZnO纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对ZnO纳米薄膜的表面形貌和结构进行了表征,用荧光光谱仪对薄膜的光致发光(PL)性能进行了测量.结果表明,当激光功率为13 W时,沉积出的粒子大小较均匀,尺寸在40 nm左右,且粒子排列呈现出一定方向性;当激光功率为21 W时,沉积的ZnO纳米薄膜图呈现出微纳米孔的连续薄膜.在玻璃基底上沉积的ZnO纳米薄膜有一主峰对应的(002)衍射晶面,表明ZnO纳米薄膜具有良好的c轴取向性.不同激光功率下沉积ZnO纳米薄膜经500 ℃热处理后的PL峰,其强度随激光能量而变化,最大发光波长位于412 nm.     

激光能量对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

脉冲激光沉积技术(PLD)易于获得高质量的氧化物薄膜已成为一种重要的制备ZnO薄膜的技术.采用脉冲激光沉积(PLD)(KrF准分子激光器:波长248 nm,频率5 Hz,脉冲宽度20 ns)方法在氧气气氛中以高纯Zn(99.999%)为靶材、在单晶硅和石英衬底表而成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表面轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了激光能量变化对其性能的影响.实验结果表明我们使用PLD法可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,激光能量为450 mJ的ZnO薄膜的发射性能较好,但激光能量的增加不能改善薄膜的透光率.     

PLD法制备ZnO薄膜的退火特性和蓝光机制研究

通过脉冲激光沉积(PLD)方法,在O2中和100～500℃衬底温度下,用粉末靶在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,在300℃温度下生长的薄膜在400～800℃温度和N2氛围中进行了退火处理,用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱表征薄膜的结构和光学特性。XRD谱显示,在生长温度300℃时获得较好的复晶薄膜,在退火温度700℃时获得最好的六方结构的结晶薄膜;AFM显示,在此退火条件下,薄膜表面平整、晶粒均匀;PL谱结果显示,在700℃退火时有最好的光学特性。     

用脉冲激光沉积方法制备的ZnO薄膜的结构及光致发光特性

在从室温到800℃的温度范围内,用脉冲激光沉积方法在Al₂O₃（0001）衬底上制备了ZnO薄膜。采用X射线衍射仪、原子力显微镜以及荧光光谱仪分别研究了衬底温度对ZnO薄膜表面形貌、结晶质量和光致发光特性的影响。X射线衍射仪和原子力显微镜的结果表明,当衬底温度从室温升高到400℃时,ZnO薄膜的结构及结晶质量逐渐提高,而当衬底温度超过400℃时,其结构和结晶质量变差;在400℃下生长的ZnO薄膜具有最佳的表面形貌和结晶质量。室温光致发光的测量结果表明,400℃下生长的ZnO薄膜的紫外发光强度最强,且发光波长最短（386 nm）。     

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。     

沉积速率对硅基LiNbO3光波导薄膜特性的影响

利用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅衬底上生长高c轴取向LiNbO3晶体薄膜,研究了激光脉冲频率即薄膜沉积速率对薄膜结晶质量及取向性的影响,发现激光脉冲频率对薄膜的c轴取向性基本没有影响,但对薄膜的结品质量影响较大,激光脉冲频率为3 Hz时获得了高结品质量的c轴取向LiNbO3晶体薄膜.XPS测试表明制得薄膜的组分符合等化学计量比,AFM测试显示制备的薄膜表面光滑,表面粗糙度为4.3 nm.棱镜耦合法测试表明制备的LiNbO3薄膜具有优异的光波导性能,光传输损耗为1.14 dB/cm.     

基片对SrTiO3薄膜结构与介电性能的影响

对比研究了MgO和LaAlO3(LAO)单晶基片上采用脉冲激光法生长的SrTiO3(STO)薄膜的微观结构和介电性能。通过XRD,AFM和制备叉指电容测量的方法研究发现,在MgO基片上生长高质量(00L)织构STO薄膜需要较高的生长温度;LAO基片上的STO薄膜更加平整;而MgO上的STO薄膜具有更高的零偏压介电常数和更强的非线性介电性质。     

PLD法生长Al_2O_3基ZnO薄膜的特性

在不同衬底温度下,用脉冲激光沉积法(PLD),在Al2O3(0001)平面上生长了ZnO薄膜。研究了衬底温度对其结晶质量、电学性质以及发光性质的影响。结果显示:XRD在2θ为34°处出现了唯一的ZnO(0002)衍射峰;ZnO薄膜的电阻率随衬底温度的升高而增大;在衬底温度为500℃时,出现了位于410nm附近的特殊的光致发光(PL)峰。     

热电Ca3Co4O9薄膜的一致取向生长及其激光感生电压效应

利用脉冲激光沉积(PLD)法,在蓝宝石(0001)平衬底上成功制备了c轴一致取向的Ca3Co4O9薄膜。利用X射线衍射(XRD)分析测定了薄膜的相结构和生长取向。研究了不同衬底温度与不同原位氧压对Ca3Co4O9薄膜结晶质量与生长取向的影响,确定了最佳生长条件。利用这一条件在倾斜Al2O3(0001)衬底上制备了Ca3Co4O9薄膜。研究发现,当Ca3Co4O9薄膜被波长248nm,脉冲宽度20ns的脉冲激光照射时,在薄膜两端存在较大的激光感生热电电压(LITV)信号,峰值电压达到4.4V,其上升沿为36ns,半峰全宽(FWHM)为131ns。可以认为这种激光感生热电电压信号是由于Ca3Co4O9薄膜面内与面间泽贝克(Seebeck)系数张量的各向异性引起的。     

PLD生长Fe_3O_4薄膜的微结构及磁性能研究

以烧结α-Fe2O3为靶材,采用脉冲激光沉积(PLD)方法,在Si(100)基片上制备了Fe3O4薄膜。XRD分析表明,所得薄膜为立方尖晶石结构的Fe3O4,而且具有(311)和(440)择优取向;显微激光喇曼(Raman)光谱分析进一步证实薄膜中只出现单相Fe3O4;AFM分析表明,所得Fe3O4薄膜表面平整;采用VSM分析表明,Fe3O4薄膜的饱和磁化强度Ms约为170kA·m–1,而其矫顽力约为412kA·m–1。     

二氧化钒薄膜的制备及性能表征

通过激光脉冲沉积法,分别在Csapphire和R—sapphire衬底上制备了单相二氧化钒（VO2）薄膜。用x射线衍射法表征了不同实验条件下制备的二氧化钒薄膜的结构性质,分析表明在600℃,10^-2torr的氧气分压下,生长15min可得到单相的二氧化钒（VO2）薄膜;重点研究了激光能量对薄膜电学性质的影响,实验结果表明激光能量在500-600MJ对制备的二氧化钒薄膜具有最好的电学性质。     

准分子激光扫描淀积PZT/YBCO结构铁电薄膜

利用脉冲准分子激光（工作气体ＸｅＣｌ，波长３０８ｎｍ，脉宽２８ｎｓ）在外延ＹＢＣＯ／ＬａＡｌＯ３（１００）单晶基片上淀积了Ｐｂ（Ｚｒ０．５５Ｔｉ０．４５）Ｏ３铁电薄膜，ＹＢＣＯ薄膜既为生长高取向ＰＺＴ薄膜提供了晶体匹配条件，同时也为ＰＺＴ铁电薄膜提供了下电极。讨论了工艺参数对晶相结构和表面形貌的影响。用Ｘ射线衍射表征了该多层膜的晶相结构，扫描电镜观察其表面形貌。ＰＺＴ铁电薄膜的剩余极化为２１μＣ／ｃｍ２，矫顽场为６５ｋＶ／ｃｍ。     

脉冲激光沉积Al/Ag掺杂功能梯度薄膜

为了寻找制备梯度金属薄膜的新方法和新工艺,采用脉冲准分子激光扫描沉积技术,在Si(100)单晶衬底上沉积了Al/Ag掺杂功能梯度薄膜,并采用SEM和XPS对制备的薄膜进行了微观分析。分析结果表明,运用合适的激光参数和辅助放电,在沉积温度300℃时,制备出了Al/Ag组分比近似为5:1的掺杂梯度薄膜。该实验方法说明,利用脉冲激光与金属掺杂靶相互作用沉积梯度金属薄膜是可行的。     

在(001)SrRuO_3/(001)SrTiO_3上外延生长c轴取向Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的显微结构研究

用脉冲激光沉积在(001)SrRuO3,(001)SrTiO3上外延生长了c轴取向的Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜.SrRuO3底电极层厚约117 nm,BNdT薄膜厚～35nm.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)观察证实了SrRuO3层和BNdT薄膜的外延生长.通过TEM平面样品观察,在SrRuO3/BNdT界面附近看到了两种村度处于不同高度的失配位错网,位错线沿<110>走向,其柏格斯矢量沿[110]或[110]方向有分量,在[001]方向上可能没有分量.讨论了位错的形成机制.     

Ho3+掺杂Al2O3粉体、薄膜的结构及其发光性能

采用高能球磨法及脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了不同浓度的Ho3+∶Al2O3纳米粉体及薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、荧光光谱仪等分析手段研究了Ho3+离子掺杂对Al2O3结构及发光性能的影响。XRD图谱显示粉体样品为六方α-Al2O3结构,薄膜样品为体立方γ-Al2O3结构。1wt%Ho3+掺杂的Al2O3纳米粉体在454nm、540nm附近出现由Ho3+离子能级跃迁引起的吸收峰。采用579nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测,发现两种样品在466～492nm波段均出现F+心所引起的缺陷发光峰,且发光峰的强度随Ho3+浓度的增加而增强。