在不同衬底上生长ZnO薄膜及其特性研究

在不同衬底温度下用脉冲激光沉积法(PLD)分别在n-Si(111)、蓝宝石(001)和非晶石英衬底上生长了ZnO薄膜。首先对薄膜进行了X射线衍射(XRD)分析,找出在三种不同衬底上制得的结晶质量最好的ZnO薄膜所对应的最佳衬底温度。然后对最佳衬底温度下得到的ZnO薄膜分别进行了X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)和原子力显微镜(AFM)分析。结果表明,在硅衬底上生长的ZnO薄膜XRD谱半高宽最小,PL谱特征发光峰强度最强,AFM下的平均粒径最大,说明硅衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最好,而在石英衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最差。     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30. 旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜，讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性     

Growth and Optical Properties of ZnO Films and Quantum Wells

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.     

ZnO薄膜和量子阱的生长及光学特性

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.     

衬底温度对ZnO纳米结构的影响

利用超声喷雾热解(USP)技术,以普通玻璃为衬底,制备了不同衬底温度下的系列ZnO薄膜.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了衬底温度对ZnO结构的影响.结果表明,薄膜的微观结构随衬底温度变化显著.在410℃获得了ZnO纳米棒,纳米棒直径在50 nm左右,沿c轴择优生长,结晶质量较好.     

利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究

在Si(111)衬底上利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究了在不同衬底生长温度下(350～750℃)制备的ZnO薄膜的结构和光学性质．随着衬底温度的升高,样品的X射线及光致发光的半高宽度都是先变小后变大,衬底温度为550℃样品的结构及光学性质都比较好,这表明550℃为在Si(111)衬底上生长ZnO薄膜的最佳衬底温度;同时,我们还通过550℃样品的变温光致发光谱(81～300K)研究了ZnO薄膜室温紫外发光峰的来源,证明其来源于自由激子发射．     

衬底温度对ZnO薄膜晶体结构和迁移率的影响

衬底温度是影响ZnO薄膜特性的重要因素,可以在很大程度上改变薄膜的结晶结构,温度高低直接影响衬底表面吸附原子的表面迁移率,再蒸发和结晶情况.在室温下测量了不同温度生长的ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)曲线,探讨了最佳结晶质量所需的衬底温度.另外,从迁移率随温度的变化曲线上也得到同样的结果.     

RF磁控溅射法原位制备C轴择优取向ZnO薄膜

采用RF磁控溅射法在玻璃衬底上原位低温生长ZnO薄膜.生长出的薄膜对可见光具有高于90%的透射率,该薄膜具有良好的C轴取向.利用X射线衍射(XRD)的测试结果,分析了溅射工艺条件如衬底温度、氩氧比和溅射气压等对薄膜性能的影响,得到最佳的生长工艺条件为:衬底温度300 ℃,溅射气压1 Pa,氩氧比为25 sccm∶15 sccm.在此条件下生长的ZnO薄膜具有良好的C轴择优取向,并且薄膜的结晶性能良好.采用这种方法制备的ZnO薄膜适合用于制备平板显示器的透明薄膜晶体管和太阳电池的透明导电电极.     

PECVD法制备的ZnO薄膜结晶性能的影响

报道了在等离子体作用下,以CO2/H2为氧源,Zn(C2H5)2为锌源,N2为载气,在Si(111)衬底上采用自行设计等离子体化学气相沉积(PECVD)装置来生长的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和场发射扫描电镜分别对不同衬底温度生长的薄膜样品进行了组成、表面和横截面的形貌表征,并且测试了薄膜的PL谱。研究结果表明,衬底温度直接影响薄膜的结晶质量。随衬底温度的升高,ZnO薄膜的结晶取向性开始增强,晶粒尺寸增大。在衬底温度约为450℃时,生长的ZnO薄膜有很强的择优取向性。     

雾化热解法制备ZnO薄膜及其光电性能

采用超声雾化技术,以醋酸锌水溶液为源物质,在加热的玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,并研究了衬底温度等因素对薄膜结构及其光、电性能的影响.结果表明其为六方晶体(纤锌矿)结构,在适当的条件下,可以生长出具有较强c轴取向的ZnO薄膜,所得到的ZnO薄膜具有低达7.68×1010cm-3的载流子浓度,这对实现ZnO的p型掺杂具有重要意义.     

雾化热解法制备ZnO薄膜及其光电性能

采用超声雾化技术,以醋酸锌水溶液为源物质,在加热的玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,并研究了衬底温度等因素对薄膜结构及其光、电性能的影响.结果表明其为六方晶体(纤锌矿)结构,在适当的条件下,可以生长出具有较强c轴取向的ZnO薄膜,所得到的ZnO薄膜具有低达7.68×1010cm-3的载流子浓度,这对实现ZnO的p型掺杂具有重要意义.     

不同衬底温度下射频磁控溅射磷掺杂ZnO薄膜的性质

为研究在低温衬底上沉积磷掺杂ZnO薄膜的性质,从室温到350℃的范围内磷掺杂的ZnO被磁控溅射到蓝宝石衬底上.样品的XRD谱显示薄膜为＜001＞方向择优生长,ZnO(002)面的衍射峰在250℃时最低.原子力图像分析显示:薄膜的表面形貌随沉积温度而变化,粗糙度随温度升高而增加.样品的XPS谱在134eV附近清晰地观测到...     

ZnO/Si(111)界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

ZnO/Si (111）界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

ZnO薄膜的结构特征及光学性能评价

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在Al2O3(0001)衬底上生长ZnO薄膜,通过改变衬底温度及生长舱压力,得到了各种不同表面形貌的ZnO薄膜.扫描电镜(SEM)用来对样品的形貌进行观察,当衬底温度及生长舱压力分别为400℃,40Pa和450℃,8Pa时,得到了纳米管及纳米墙结构.利用X射线衍射谱(XRD)、透射光谱及光致发光谱对样品的结构及光学性能进行评价.实验结果证明对于较高的生长温度和较低的生长舱压力所生长的样品具有较好的结晶质量.     

氧压对ZnO薄膜电阻温度系数的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在不同氧气氛下,在Si(lll)衬底上生长了ZnO薄膜,使用X线衍射仪分析了ZnO薄膜的结晶质量.计算了不同氧气氛下生长的ZnO薄膜的电阻温度系数(TCR)值,发现随着氧分压降低,ZnO薄膜的TCR值增大;ZnO薄膜的TCR值最高可达-8%/K.这为研究ZnO薄膜的导电特性提供了新的途径,开辟了ZnO薄膜在室温非制冷红外微测辐射热计材料中的应用潜力.