射频磁控溅射法制备掺锆氧化锌透明导电薄膜

利用射频磁控溅射法在室温下制备出了掺锆氧化锌(ZnO∶Zr)透明导电薄膜。研究了溅射压强对ZnO∶Zr薄膜表面形貌、结构、光学和电学性能的影响。结果表明:ZnO∶Zr薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向,溅射压强对薄膜电阻率有显著影响,压强为1.5Pa时,电阻率具有最小值1.77×10–3Ω·cm。所制备的ZnO∶Zr薄膜具有良好的附着性能,在可见光区平均透过率超过93%。     

磁场退火对FePt/Ag薄膜磁性能的影响

采用磁控溅射法室温沉积获得FePt/Ag薄膜,然后在500℃下,于真空磁退火炉中对薄膜进行退火处理。利用XRD和振动样品磁强计(VSM),研究了磁场退火对薄膜结构和磁性能的影响。结果表明,500℃零磁场退火获得了矫顽力为0.763 4 MA.m–1、平均晶粒尺寸21 nm的L10-FePt薄膜。磁场提供了FePt成核生长的驱动力,0.8 MA.m–1磁场退火后FePt的平均晶粒尺寸为26 nm,矫顽力增大至0.804 3 MA.m–1。非磁性Ag的掺杂可有效抑制磁性FePt晶粒的团聚生长。     

适用SAW器件的高C轴取向ZnO薄膜制备及性能分析

探讨了高性能ZnO薄膜的制备工艺,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和高阻仪对各种条件下制备的薄膜进行了表征分析。研究表明:在一定温度范围内随退火温度上升薄膜C轴取向性更优;同时O空位的填充、自由Zn原子的氧化使得薄膜电阻率提高至107Ω·cm数量级;600℃为最佳退火处理温度,600℃退火处理的ZnO薄膜粗糙度小(RMS为2.486nm),且晶粒均匀致密,表面平整,是适于制备声表面波(SAW)器件的高C轴取向、高电阻率及较平坦的ZnO薄膜。     

溅射功率对Zr,Al共掺杂ZnO薄膜结构和性能的影响

室温下,采用直流磁控溅射法,在载玻片衬底上制备出了Zr,Al共掺杂ZnO(AZZO)透明导电薄膜。研究了溅射功率对薄膜的组织结构、表面形貌和光电学性能的影响。结果表明,制备的AZZO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。当溅射功率为150W时,薄膜电阻率达到最小值1.66×10–3Ω·cm,在可见光区平均透过率超过93%。     

快速退火对ZnTe外延层性能及In电极的影响

研究了在GaAs(001)衬底上外延生长的本征ZnTe薄膜样品在氮气氛中450～550℃下的快速退火行为。对于1 min退火的样品,随着退火温度的升高,ZnTe(004)峰双晶X射线(DCXRD)摇摆曲线的半高宽(FWHM)逐渐下降;样品表面粗糙度均方根值(RMS)由退火前的5.3 nm下降至4.7 nm左右。对于450℃退火5 min的样品,其晶体质量与550℃退火1 min的样品相当,但RMS值下降到4.26 nm。ZnTe薄膜表面的In电极之间在未退火时呈高阻状态,在适当条件下退火后In电极之间可以导通,且随着退火温度的降低,所需的退火时间将延长。但550℃退火时In电极的外观形貌发生改变且不能导通。     

真空退火温度对GZO/Ag/GZO三层膜性能的影响

室温下在玻璃衬底上,采用射频磁控溅射GZO(Ga掺杂ZnO)膜和离子束溅射Ag膜的方法,制备了GZO/Ag/GZO三层膜,分析了真空退火温度对样品结构、光学、电学性能的影响。结果显示:随着退火温度的升高,Ag层的结构得到明显改善,但GZO层结晶度受到了Ag扩散的影响。经过350℃退火后,样品在可见光区平均透射率达92.63%,电阻率由8.0×10–5Ω·cm降至4.0×10–5Ω·cm。     

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。     

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。     

脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜的电学性能研究

室温下,采用脉冲直流反应磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化钒薄膜.研究了脉冲调制功率占空比对薄膜物相、表面形貌、组分和热敏电学性能的影响.X射线衍射测试结果表明在室温及不同占空比下生长的氧化钒薄膜均为非晶结构;原子力显微镜表面形貌测试表明降低占空比可以得到更加光滑的薄膜表面;X射线光电子能谱测试表明降低占空比能够在反应溅射气氛不变的情况下促进钒的氧化;对薄膜的热敏电学特性测试发现,在293～368 K,小极化子跳跃是脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜中主要的导电机制.     

ZnO多晶薄膜绒面结构及陷光特性分析

针对当前薄膜太阳电池对光管理的迫切需求,采 用磁控溅射及后腐蚀技术制备获 得了高性能绒 面铝掺杂氧化锌(AZO,ZnO:Al)前电极。深入分析了ZnO多晶薄膜厚度及腐蚀时间对绒面 结构及陷光特性的影响。研究 结果表明,随多晶薄膜厚度的增加,晶粒尺寸增大,腐蚀后获得的弹坑状表面结构的粒径亦 随之增大,绒 度增大;随后腐蚀时间的增加,弹坑状粒径及绒度均具有先增大而后趋于饱和的趋势。当沉 积ZnO多晶 薄膜初始厚达2μm时,获得的薄膜电阻率小于3×10－4 Ω· cm,经180s稀HCl(0.5%)腐蚀后,绒面 ZnO 的均方根粗糙度(RMS)达143nm, 400～ 1100nm平均透过率达81.4%, 在500nm处绒度为84.3%nm处绒度可达73.8%,方块电阻小于5Ω/□,满足了硅基 薄膜叠层电池对前电极的光电性能需求。     

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。     

快速热退火前后ZnO及ZnO/Al薄膜性质的研究

鉴于直流反应溅射制ZAO膜对反应条件敏感,研究发现,经快速热退火(RTA)处理能放宽对反应条件的要求。实验中ZnO及ZnO/Al薄膜用直流反应磁控溅射法制备。选用金属Zn及金属合金Zn/Al靶。经快速热退火(RTA)后,通过XRD,UV-VIS-NIR分光光度计、四探针测方电阻等,研究了经不同温度RTA后ZnO及ZnO/Al薄膜的结晶状况、方电阻、电阻率、可见光透过率等的变化。对传统热退火和RTA进行了比较:经RTA600℃后电阻率减小5~9个数量级,达1×10–3·cm。     

ZnO缓冲层和退火处理对MgO薄膜结构的影响

采用直流反应磁控溅射法在Si衬底上引入ZnO缓冲层制备了沿(200)晶面择优取向生长的MgO薄膜,然后分别采用快速退火和常规退火两种不同的方式对MgO薄膜进行晶化处理。利用X射线衍射仪(XRD)以及原子力显微镜(AFM)研究了ZnO缓冲层以及两种不同的退火方式对MgO薄膜的结构和形貌的影响。结果表明:具有合适厚度的ZnO缓冲层可以显著地提高MgO薄膜的结晶质量。另外,与快速退火相比,常规退火处理后得到的MgO晶粒均匀圆润,有着较大的(200)衍射峰强度以及较小的表面粗糙度。     

ZnO薄膜的丙酮气敏特性研究

用直流磁控反应溅射法,分别在Si(111)基片及Al2O3陶瓷基片上制备了ZnO薄膜,并进行TiO2、SnO2、Al2O3或CuO的掺杂和退火处理。用XRD分析了退火前后晶型的变化,利用气敏测试系统对各样品进行了气敏特性测试。结果表明:经过700℃退火后的样品,在最佳工作温度为220℃时,对丙酮有很好的选择性和很高的灵敏度(34.794)。掺杂TiO2或SnO2,可提高ZnO薄膜传感器对丙酮的灵敏度(57.963)。     

ZnO/Ag/ZnO多层膜的制备和性质研究

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶和直流磁控溅射Ag靶的方法制备了ZnO/Ag/ZnO多层膜。用X射线衍射仪、紫外–可见分光光度计、四探针测试仪和金相显微镜对ZnO/Ag/ZnO薄膜的结构、光学透过率、方阻和稳定性进行了研究。结果表明,ZnO(60nm)/Ag/(10nm)/ZnO(60nm)薄膜呈现多晶结构,薄膜在520nm处的光学透过率高达87.5%,方阻Rs为6.2Ω/□。随着顶层ZnO薄膜厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO薄膜的稳定性提高。     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

退火温度对WO_3薄膜结构及气敏性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了WO3薄膜,并在350~550℃时对薄膜进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构及气敏性能的影响。结果表明:退火前及350℃退火后的薄膜为非晶态,450℃和550℃退火后的薄膜为WO3–x型晶态;随退火温度的提高,薄膜厚度增加,晶粒度增大。550℃退火后薄膜的厚度,较450℃退火后薄膜厚30nm,晶粒度相差8nm;450℃和550℃退火后的薄膜,在150℃时对体积分数为0.05%的NO2的灵敏度接近于22。     

The TCR of Ni24.9Cr72.5Si2.6 thin films deposited by DC and RF magnetronsputtering

The temperature coefficient of resistance (abbreviated as TCR) of thin film resistors on some sensor chips,such as thermal converters,should be less than several ppm/℃.However,the TCR of reported thin films is larger than 5 ppm/℃.In this paper,Ni_24.9Cr_72.5Si_2.6 films are deposited on silicon dioxide film by DC and RF magnetron sputtering.Then as-deposited films are annealed at 450℃ under different durations in N₂ atmosphere. The sheet resistance of thin films with various thickness and annealing time are measured by the four probe resistivity test system at temperature of 20,50,100,150,and 200℃ and then the TCR of thin films are calculated. Experimental results show that the film with the TCR of only-0.86 ppm/℃ can be achieved by RF magnetron sputtering and appropriate annealing conditions.     

硫化法制备ZnS薄膜的结构和光学性能研究

采用直流反应磁控溅射法,在玻璃衬底上沉积了ZnO薄膜,然后在H2S气氛和500℃温度下退火制备了六方ZnS薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、UV-VIS分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征。结果表明:ZnO经0.5 h硫化就能全部生成ZnS,适当提高硫化时间可改善ZnS的结晶性,但硫化时间超过2 h后,结晶性会有所降低;所有制得ZnS薄膜都沿c轴择优生长,其晶粒明显比ZnO更大。此外,这些ZnS薄膜在500~1 100nm波长范围内的光透过率均高达约75%,带隙为3.65~3.70 eV。     

氮气中退火对ZnO薄膜结构与光学性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了ZnO薄膜,并将样品在氮气中进行了退火.对样品的表面形貌、结构性能、发光特性、透射光谱分别进行了检测.结果表明:退火后,样品的结晶质量提高,光致发光峰增强,在可见光范围内的平均透过率也有所增加.计算表明:退火后ZnO薄膜的禁带宽度略有减小.这可能是氮掺入ZnO薄膜后,N2p与O2p形成杂化轨道,二者能带部分重叠,从而使价带变宽、禁带变窄.