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。     

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。     

射频磁控共溅射高温NH_3退火制备CuO/SiO_2复合薄膜的微观结构

采用射频磁控共溅射法在硅衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜,然后在NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,形成XuO结构,对其微观结构进行分析.随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高.样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙,后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.     

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.     

不同气氛保护下退火制备的CuO/SiO2复合薄膜微观结构分析

采用射频磁控共溅射法在Si(111)衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜.然后在N2和NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出CuO结构,并对其微观结构进行分析.N2保护下退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO(200)晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu,O元素,冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜.NH3气氛保护下退火,随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高.样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙;后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.     

不同气氛保护下退火制备的CuO/SiO2复合薄膜微观结构分析

采用射频磁控共溅射法在Si (111)衬底上沉积Cu/SiO2 复合薄膜,然后在N2和NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出CuO结构,并对其微观结构进行分析. N2保护下退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO (200）晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu,O元素,冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜. NH3气氛保护下退火,随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高. 样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙;后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.     

SiOx:Er薄膜材料光致发光特性的研究

采用射频磁控反应溅射技术,以Er2O3和Si为靶材,制备了SiOx:Er薄膜材料,在不同温度和不同时间下进行退火处理,室温下测量了样品的光致发光(PL)谱,观察到Er3+在1 530,1 542和1 555 nm处波长的发光,发现退火能明显增强Er3+的发光.研究了退火温度和时间对SiOx:Er薄膜光致发光的影响,发现Er2O3与Si面积比为1∶1时,1 100℃下20 min退火为样品的最佳退火条件.采用XRD和材料光吸收测试对样品结构和光学性质进行了研究,得到样品中Si晶粒大小为1.6 nm,样品的光学带隙为1.56 eV.对3种不同Er2O3与Si面积比的SiOx:Er薄膜材料进行研究,得到Er2O3与Si面积比为1∶3为样品的最佳配比,对薄膜材料发光现象进行了探讨.     

SiO_x∶Er薄膜材料光致发光特性的研究

采用射频磁控反应溅射技术,以Er2O3和Si为靶材,制备了SiOx∶Er薄膜材料,在不同温度和不同时间下进行退火处理,室温下测量了样品的光致发光(PL)谱,观察到Er3+在1 530,1 542和1 555 nm处波长的发光,发现退火能明显增强Er3+的发光。研究了退火温度和时间对SiOx∶Er薄膜光致发光的影响,发现Er2O3与Si面积比为1∶1时,1 100℃下20 min退火为样品的最佳退火条件。采用XRD和材料光吸收测试对样品结构和光学性质进行了研究,得到样品中Si晶粒大小为1.6 nm,样品的光学带隙为1.56 eV。对3种不同Er2O3与Si面积比的SiOx∶Er薄膜材料进行研究,得到Er2O3与Si面积比为1∶3为样品的最佳配比,对薄膜材料发光现象进行了探讨。     

掺铜TiO2薄膜的制备及结构与光学性能的研究

采用双靶直流磁控共溅射法制备了掺铜TiO2薄膜,通过控制Cu靶的溅射功率改变Cu的掺杂量,研究了掺铜对TiO2薄膜的结构、光吸收及光催化性能的影响.结果表明:掺Cu能够改善薄膜的表面形貌与结晶质量,提高薄膜的光吸收性能.随着掺铜量的增加,TiO2薄膜的锐钛矿(101)衍射峰越来越强,且吸收边逐渐红移.Cu靶的溅射功率大于3 W,薄膜中就会出现CuO晶相.掺Cu后,TiO2薄膜的光催化性能明显增强.随着Cu的溅射功率的增大,TiO2薄膜的光催化性能先增强,后减弱.Cu的溅射功率为5 W的样品光催化性能最好.     

LiNbO_3/SiO_2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2／Si薄膜。通过X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和傅立叶变换红外吸收光谱（FT-IR）对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征。采用荧光分光光度计研究了LiNbO3／SiO2／Si薄膜的光致发光。研究结果表明：在280nm激发光的激发下,LiNbO3／SiO2／Si薄膜在室温下发射470nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处白捕获激子的辐射复合,发现在SiO2／Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2／Si薄膜的发光机制。     

Ge,Al共掺SiO2薄膜的发光性能研究

用射频磁控溅射法制备Ge,Al共掺SiO2复合薄膜并以不同温度进行退火,得到具有特定光致发光性质的复合材料。经600℃退火的薄膜样品在260 nm谱线激发下,主要有398和494 nm发光峰。通过对样品的X射线衍射谱和X射线光电子能谱的测试,确定了薄膜的结构特征,同时对观察到的光致发光从理论上做了重点分析,认为双重配位的Si孤对中心和GeO色心中的三重激发态到基态(T1→S0)之间的辐射跃迁分别是产生414和398 nm发光峰的主要原因。实验结果表明,Al的掺入可能在GeO2晶粒中引入了新缺陷能级,从而产生494 nm这一特殊的发光带,同时Al的掺入也提高了398 nm发光峰的发光效率。     

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/SiO_2复合纳米颗粒膜的制备及退火行为研究

室温下用磁控溅射法在Si(111)衬底上生成Au/SiO2复合纳米颗粒膜。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射方法(XRD)对不同温度退火后的Au/SiO2复合薄膜的表面形貌、微观结构进行了表征。SEM结果表明,随着退火温度升高,Au纳米颗粒先形成大的聚集后出现分布均匀的超微颗粒。XRD结果显示700℃时Au的衍射峰最强,随后峰强有所减弱,这与SEM检测结果相吻合。另外实验结果证实在1000℃退火时自组装生成空间分布均匀(直径约为70nm)的Au纳米点,可以用来作为生长一维纳米材料的模板。     

掺杂VO2薄膜的制备及其光电性质

以石英片为基底,采用直流/射频磁控共溅射法制备了掺A、掺Ti的V02薄膜.对所制样品进行了电阻-温度关系、原子力显微镜、透射光谱等光电性能测试.结果分析表明,Al元素可以提高薄膜相变温度及Ti元素可以有效提高相变前后电阻率变化幅度,并且用半导体能带理论对VO2薄膜光电性质改变的原因及掺杂对其造成的影响予以解释,提出了影响相变滞豫的原因及改善方法.最后对磁控共溅射沉积方法制备掺杂薄膜的工艺方法提出了改进.     

Cr掺杂SiC薄膜的制备与光致发光特性

利用高纯SiC烧结靶上粘贴金属Cr片的复合靶用双离子束溅射沉积方法,在Si和KBr单晶衬底上制备了掺杂SiC薄膜。用傅里叶变换红外光谱分析法(FTIR)和喇曼光谱仪对制得的薄膜样品进行了表征,用荧光分光光度计对样品的光致发光(PL)特性进行了研究。通过FTIR分析得到对应于Si―C键的峰位没有发生明显改变而峰强随着Cr掺杂量的增加而降低,喇曼光谱分析发现Cr掺杂导致Si和C团簇的形成,说明Cr的掺杂阻碍了Si―C键的结合。将不同Cr掺杂浓度的SiC薄膜经1000℃退火处理,发现位于413、451和469nm的三个发光峰的位置基本不变,但强度有明显改变。     

ZnSe/SiO2薄膜光学常数的椭偏光谱测量

采用溶胶-凝胶工艺与原位生长技术,制备了ZnSe/SiO2复合薄膜。X-射线衍射(XRD)分析表明,ZnSe/SiO2复合薄膜中ZnSe晶体为闪锌矿(立方ZnS)。利用椭偏光谱仪测量了不同ZnSe含量的ZnSe/SiO2复合薄膜的椭偏参数Δ与波长λ的色散关系,采用Maxwell-Garnett(MG)有效介质理论对薄膜的光学常数、厚度、气孔率、ZnSe的浓度进行了计算。结果表明,单层ZnSe/SiO2薄膜厚度在300 nm以上时,随着溶胶体系Zn2 、SeO42-浓度的增加而增大,气孔率在30%左右,ZnSe含量约为溶胶体系中Zn2 、SeO42-浓度的1/2;通过MG有效介质理论的计算表明,可以通过调整旋涂次数及Zn2 、SeO42-浓度来调整薄膜的厚度和ZnSe/SiO2的摩尔比率,可在工艺上控制ZnSe/SiO2复合薄膜光学参数。     

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。     

磁控溅射生长SiC薄膜的拉曼光谱研究

用射频磁控溅射法在Si(100)和玻璃衬底上制备出衬底温度分别为300,450,600℃的碳化硅薄膜,并对薄膜进行了拉曼光谱和原子力显微镜测试分析。结果表明,用溅射法在玻璃衬底上生长出微晶SiC(μc-SiC)薄膜和在Si(100)衬底上生长出立方碳化硅(β-SiC)薄膜。并且薄膜材料的结晶度随着衬底温度的升高而改善。