Au/SiO_2纳米复合膜的形貌及发光特性

采用磁控溅射和退火法在Si(111)衬底上制备Au/SiO2纳米复合薄膜,并在两种实验模式下进行退火处理。模式A:不同的退火温度,退火20min;模式B:退火温度1 000℃,不同的退火时间。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射方法(XRD)和光致发光(PL)等测试手段对退火后的Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性进行了分析。SEM结果表明,在模式A情况下,随着温度的增加,Au纳米颗粒的大小先增加后减小,这与XRD测试结果相吻合。PL结果表明,在模式B情况下,随着退火时间的增加,发光峰强度先增加后减小。在325nm波长下激发,440nm的发光峰与Au颗粒的大小和数量有关,而523nm的发光峰与纳米复合膜的结构有关,这与SEM平面图相吻合。实验结果表明,Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性与退火温度及退火时间有很强的依赖关系。     

Au/SiO_2纳米复合薄膜的结构表征及光致发光特性

采用磁控溅射和退火技术制备出Au/SiO2纳米复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对上述纳米复合薄膜进行了结构表征。实验结果表明,纳米复合薄膜的表面上均匀分布着直径在100～300nm的金纳米颗粒。金纳米颗粒的大小随着退火时间的增加而增大。用荧光光谱仪(PL)对薄膜的光致发光特性进行了研究。结果表明,在激发波长为325nm时,分别在525nm和560nm处出现两个发光峰;在激发波长为250nm时,在325nm处出现发光峰,这一发光峰可能与非晶SiO2的结构缺陷有关。     

衬底退火温度对ZnO纳米结构形貌和发光特性的影响

利用热蒸发Zn粉的方法,在Au/掺铝氧化锌(AZO) /石英衬底上生长ZnO纳米结构。为了研究不同 温度退火后的衬底对生长的ZnO纳米结构的影响,Au/AZO/石英衬底在生长纳米结构前分别在 300、500和700℃真空下退火。Au/AZO/石英衬底的表面形貌用原子力显微镜(AFM)观测 。ZnO纳米结构的微结构、形貌和 光学性能分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光 谱仪进行测量。结果表明,在未退火和300 ℃ 退火衬底上生长了大量的ZnO纳米棒,而在500℃退火衬底上沉积了大量ZnO纳米颗粒。单晶结构 的纳米棒的平均直径分别约50nm,其 生长机制为蒸气-液体-固体(VLS)生长机制。荧光光谱显示所有的样品 都存在紫外发光峰和深能级发射带,随着退火温度的升高,生长的纳米结构的紫外发光峰相 对强度增强,而深能级发射强度减弱。     

长直SiO_2纳米线的制备和结构表征

采用磁控溅射法,以Si粉和溅金Si(111)为原料,加入C粉,在Si(111)衬底上制备无定形SiO2纳米线。首先,在Si(111)衬底上分别溅射厚度为18和36 nm的Au。然后,在1 100℃条件下处理80 min。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射方法 (XRD)等测试手段对退火后的SiO2纳米线的表面相貌、微观结构进行分析。结果表明,反应后有大量长而直的SiO2纳米线生成。而且随着溅射Au厚度的增加,SiO2纳米线的数量增多,且长度更长。这表明,SiO2纳米线的生长与溅射Au的厚度密切相关。     

nc-SiC/SiO_2镶嵌薄膜材料的制备、结构和发光特性

采用二氧化硅/碳化硅复合靶,用射频磁控共溅射技术和后高温退火的方法在Si(111)衬底上制备了碳化硅纳米颗粒/二氧化硅基质(nc-SiC/SiO2)镶嵌结构薄膜材料。用X射线衍射(XRD),傅里叶红外吸收(FTIR),扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)实验分析了薄膜的微结构以及光致发光特性。实验结果表明,样品薄膜经高温退火后,部分无定形SiC发生晶化,形成β-SiC纳米颗粒而较均匀地镶嵌在SiO2基质中。以280nm波长光激发薄膜表面,有较强的365nm的紫外光发射以及458nm和490nm处的蓝光发射,其发光强度随退火温度的升高显著增强,发光归结为薄膜中与Si—O相关的缺陷形成的发光中心。     

磁控溅射和热氧化法制备ZnO纳米颗粒

利用射频磁控共溅射技术在Si(111)衬底上沉积金属锌／二氧化硅基质(Zn/SiO2)复合薄膜。在空气中600℃退火60min，从SiO2基质中析出的金属Zn被空气中O2氧化生成了ZnO纳米颗粒，并形成了SiO2多孔网络结构。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对样品的组成、结构、表面形貌及发光特性进行了分析。结果表明，生成的ZnO纳米颗粒为六角纤锌矿结构，呈近椭圆形，平均尺寸在65nm左右。在280nm光激发下，有较强的370nm近带边激子跃迁紫外光发射和峰位在460nm处较弱的蓝色发光。     

三层金属磁控溅射复合膜的XRD应力分析

用磁控溅射方法沉积制备的Ag/Ti-W/Ni-Cr三层复合电极薄膜上的Ag膜在工艺中容易脱落,而SiO2衬底上的Ag膜则具有良好的粘附性能.X射线衍射方法常用来检测薄膜中的应力,用X射线衍射技术(XRD)衍射峰位置的移动可判断膜中出现的是压应力还是张应力.实验中,用XRD对三层复合薄膜作了薄膜的应力分析,确定在160℃溅射沉积后,Ag膜中存在压应力,该应力使Ag膜(111)晶面间距(d)比SiO2衬底上的Ag膜晶面间距小约0.35%.采用500℃,15 min N2热退火的方法,可使三层复合膜中Ag膜的XRD峰位回复到与SiO2衬底上Ag膜相同的谱峰位置,说明采用热退火的方法可有效消除复合膜的应力,防止Ag膜的脱落.     

SiC/SiO_2镶嵌结构薄膜光致发光特性研究

采用 SiC/SiO_2复合靶,用射频磁控共溅射技术和高温退火的方法制备了 SiC/SiO_2纳米镶嵌结构复合薄膜,并应用傅里叶红外吸收(FTIR),X 射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)实验分析了薄膜的结构、表面形貌以及光致发光性能。结果表明,样品经高温退火后在 SiO_2基质中有 SiC 纳米颗粒形成。以 280 nm 波长光激发样品薄膜表面,显示出较强的 365 nm 的紫外光发射以及 458 nm 和 490 nm 处的蓝光发射,其发光强度随退火温度从 800℃升高至 1 050℃而增强。其发光归结为薄膜中与 Si-O 相关的缺陷形成的发光中心。     

nc-Ge/SiO2薄膜的光发射和光吸收研究

采用射频磁控反应溅射技术和后退火法制备了nc-Ge/SiO2薄膜材料。采用X射线衍射仪(XRD)对薄膜的微结构进行测试,随着退火温度的升高,衍射峰的半高宽减小,表明Ge纳米晶粒的平均尺寸逐渐增大,发现经过1 000℃退火后的薄膜具有三个明显的纳米锗衍射峰。薄膜的傅里叶红外吸收谱表明,随着退火温度的升高,薄膜的红外吸收增强。室温下,测量了不同温度退火下薄膜的光致发光谱,观察到了紫外光、紫光和橙色光。而且不同退火温度的薄膜,其光致发光谱有所不同,理论上着重讨论了紫光和橙光的发光机制。     

SiC纳米晶薄膜的制备及发光性质研究

用射频磁控溅射及后退火(800℃、1000℃和1200℃)方法,在Si(111)衬底上制备出了SiC纳米晶(nc-SiC)薄膜。傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)形貌像等研究表明,制备出的nc-SiC薄膜具有立方结构;样品经800℃、1000℃退火后,表面的纳米晶粒分别为10nm和20nm左右;而1200℃退火后,样品晶化完全。光致发光(PL)研究表明,nc-SiC薄膜室温条件下发射蓝光,发光峰峰位随退火温度的降低发生蓝移且发光峰强度变大;1000℃退火后样品的发光峰在478nm,800℃退火后发光峰在477nm,800℃退火比1000℃退火的样品发光强度高4倍。     

石英衬底上磁控溅射SiC膜退火形成SiC纳米线

用射频磁控溅射法在石英片上溅射SiC膜,然后在氮气气氛下1150℃退火3h后,在石英衬底上生长出SiC纳米线。用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和x光电子能谱(XPS)对样品进行了结构、形貌及组分分析。SEM结果表明,SiC纳米线的直径为20～80纳米,其长度可达7～8微米,甚至于长达十几个微米。     

电泳法制备ZnO/SiO2复合薄膜

用电泳法在硅衬底上沉积了ZnO/SiO2复合薄膜,然后在650℃和950℃退火热处理30 min。测试结果表明,样品经650℃退火后,复合薄膜ZnO和SiO2微晶颗粒集结成块状,结晶程度较高,颗粒尺寸较大,不连续的散落在硅衬底上。经950℃退火后,其中ZnO和SiO2发生反应生成少量的ZnSiO4微晶颗粒,使复合薄膜在室温下的绿色发光强度有所增加。     

退火温度对ZnO/PZT薄膜结构及电阻率的影响

采用射频反应磁控溅射法在Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了ZnO薄膜,利用X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔效应测试系统等对不同退火温度下制备薄膜的结构、形貌及电阻率等进行了分析表征。结果表明,退火温度600℃的ZnO薄膜(002)择优取向较好,晶粒大小均匀,表面平整致密。随着退火温度的增大,电阻率先下降后升高,600℃时ZnO薄膜电阻率达最小。     

退火温度对ZnS/PS薄膜的晶体结构和光电性质的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在多孔硅(PS)衬底上生长ZnS薄膜,分别在300℃、400℃和500℃下真空退火。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了退火对ZnS薄膜的晶体结构和表面形貌的影响,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱和异质结的I-V特性曲线。研究表明,ZnS薄膜仅在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长,由此判断薄膜是单晶立方结构的-βZnS。随着退火温度的升高,-βZnS的(111)衍射峰强度逐渐增大,且ZnS薄膜表面变得更加均匀致密,说明高温退火可以有效地促进晶粒的结合并改善结晶质量。ZnS/PS复合体系的PL谱中,随着退火温度升高,ZnS薄膜的自激活发光强度增大,而PS的发光强度减小,说明退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,ZnS/PS体系可以发射出较强的白光。但过高的退火温度会影响整个ZnS/PS体系的白光发射。ZnS/PS异质结的I-V特性曲线呈现出整流特性,且随着退火温度的升高其正向电流增加。     

BST薄膜的残余应力分析

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜,利用气氛炉对薄膜进行晶化处理,晶化后薄膜的应力采用XRD表征。研究其残余应力随晶化温度变化的趋势。结果表明:在550,650,700℃晶化后的BST薄膜宏观残余应力表现为压应力,且随着晶化温度的升高,呈线性变大。     

Au点阵模板控制生长ZnO堆垒单晶棒

采用磁控溅射技术在Si(111)衬底上溅射Au薄膜,900℃退火生成Au点阵模板,在Au点阵模板上溅射ZnO薄膜,O2气氛下1 000℃退火制备了ZnO堆垒单晶棒。研究了不同直径Au点阵模板对ZnO单晶棒结构性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对样品结构形貌进行了分析。结果表明,生成有序排列的ZnO棒均由诸多六方纤锌矿单晶堆垒而成,较小Au点阵生成单晶棒的直径约为100nm。室温光致发光PL谱表明在376nm出现一个较强近紫外发射,在488nm附近出现一个较宽的深能级绿光发射,说明所制备样品具有良好的发光特性。