氧化银薄膜的微结构对其反射率和透射率的影响

保持150℃的衬底温度不变,通过调节氧氩比(OFR=[O2]/[Ar]),利用直流反应磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了一系列氧化银薄膜。利用X射线衍射谱、扫描电子显微镜和分光光度计重点研究了薄膜的微结构对其反射率和透射率的影响。研究表明随着OFR的升高,氧化银薄膜呈现了从Ag+Ag2O多晶结构到Ag2O多晶结构的演变。薄膜的表面相应地呈现了从疏松的多孔结构到类金字塔结构的演变。较高的Ag2O含量和致密的表面形貌有利于薄膜可见和红外区的透光性,而较高的银含量和疏松的多孔结构则造成对光的强烈吸收,急剧地降低了薄膜的透射率和反射率。特别是在OFR为0.5条件下成功制备了具有(111)择优取向的Ag2O多晶薄膜,有效地将氧化银热分解的临界温度降低到200℃左右。     

反应磁控溅射沉积氧化铜薄膜及其电化学性能研究

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,采用射频磁控溅射法在不同温度的不锈钢基片上制备了氧化铜薄膜电极.采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的组成和形貌进行了表征分析.电化学测试表明,在基片温度为室温条件下沉积得到的薄膜电极比300℃基片温度沉积得到的薄膜电极首次放电容量高,达到785μAh/(cm2·μm),但循环100次后后者放电容量较高.用交流阻抗法测得锂离子在氧化铜薄膜中的扩散系数为2.46×10-15cm2/s.     

氧氩比对磁控溅射ZnO薄膜结构及光致发光性能的影响

采用射频反应磁控溅射法以不同的氧氩比在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对薄膜进行了退火处理;利用X射线衍射仪（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对薄膜的物相组成和表面形貌进行了分析,利用荧光分光光度计对ZnO薄膜的室温光致发光（PL）谱进行了测试。结果表明：当氧氩气体积比为7∶5时,所制备的ZnO薄膜晶粒细小均匀,薄膜结晶质量最好;ZnO薄膜具有紫光、蓝光和绿光三个发光峰,随着氧氩比的增加,蓝光的发射强度增强,而紫光和绿光的发射强度先增强后减弱,当氧氩气体积比为7∶5时紫光和绿光的发射强度最强。     

氧化钒薄膜的制备技术及特性研究

采用直流反应磁控溅射法，通过精确控制反应溅射电压优化了氧化钒薄膜的制备工艺。对制备的氧化钒薄膜，利用四探针测试仪检测了薄膜的方阻和方阻温度系数，用X射线光电子能谱（XPS）仪和原子力显微镜（AFM）对薄膜的钒氧原子比和薄膜的微观形貌分别进行了分析和表征。实验结果表明，利用精确控制反应溅射电压法生长出的氧化钒薄膜的性能得到了进一步的提高。     

基体温度对磁控溅射沉积ZAO薄膜性能的影响

利用中频交流磁控溅射方法 ,采用氧化锌铝陶瓷靶材 [w(ZnO) =98%、w(Al2 O3 ) =2 % ]制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜 ,观察了基体温度对ZAO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响 ,采用X射线衍射仪对薄膜的结构进行了分析 ,采用光学分度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性 ,采用霍尔测试仪测量了薄膜的载流子浓度和霍尔迁移率。结果表明 :沉积薄膜时的基体温度对薄膜的结构、结晶状况、可见光透射率以及导电性有较大的影响。当基体温度为 2 5 0℃ ,Ar分压为 0 8Pa时 ,薄膜的最低电阻率为 4 6× 10 -4Ω·cm ,方块电阻为 35Ω时 ,可见光 (λ =5 5 0nm)透射率高达 92 0 %。     

氧化钒薄膜的制备技术及特性研究

采用直流反应磁控溅射法,通过精确控制反应溅射电压优化了氧化钒薄膜的制备工艺.对制备的氧化钒薄膜,利用四探针测试仪检测了薄膜的方阻和方阻温度系数,用X射线光电子能谱(XPS)仪和原子力显微镜(AFM)对薄膜的钒氧原子比和薄膜的微观形貌分别进行了分析和表征.实验结果表明,利用精确控制反应溅射电压法生长出的氧化钒薄膜的性能得到了进一步的提高.     

溶胶-凝胶法制备CZTS太阳能电池吸收层薄膜

Cu2ZnSnS4(CZTS)具有与CIGS相似的结构,其直接带隙宽度为1.45~1.6eV,吸收系数则高于104cm-1,构成元素丰富且无毒,因此其作为一种P型半导体材料,被认为是最有希望替代CIGS的材料之一。以去离子水和无水乙醇作为溶剂,采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在玻璃基底上制得了CZTS薄膜,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜和紫外可见光谱对样品进行了表征,并讨论了烘焙温度对薄膜结构和形貌的影响。结果表明当热处理温度达到200℃时得到了黑色的CZTS薄膜,其禁带宽度为1.45eV,经过EDS分析制得的薄膜的元素比Cu∶Zn∶Sn∶S接近2∶1∶1∶4,这与CZTS的理论值是一致的,但是薄膜中存在少量的氯元素,同时适当降低前期的烘焙温度可以提高薄膜的致密性。     

以CuCl纳米棒薄膜为前驱体制备CuS纳米/微米管和CuO纳米/微米晶薄膜

在本文中,以由氯化亚铜纳米棒组成的薄膜为前驱体,分别通过气-固相的硫化和氧化反应获得了由直径150到200纳米,长度达数微米的硫化铜管组成的薄膜和粒径为150到200纳米的氧化铜纳米/微米晶所组成的薄膜.利用XRD,SEM,TEM测试方法对薄膜的晶化度,纯度,形貌及结构特点进行了分析.制备的薄膜具有大尺寸,高比表面积,构筑单元为单晶的特点.研究表明,硫化铜纳米/微米管是通过克肯达尔效应形成的,而氧化铜纳米/微米晶是氯化亚铜与空气反应通过类似于化学气相沉积过程形成的.     

氟化非晶态碳膜(a-C:F)的制备与表征

采用等离子体浸没与离子注入装置,以CF4和CH4作为源气体,在Si(100)基片上制备了含氟量不同的一系列氟化非晶态碳膜。通过XPS、FTIR和Raman对其结构进行了表征。采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角。薄膜硬度通过纳米压痕仪进行测量。XPS和FTIR结果表明存在C—CF、C—Fx基团和少量的氧。我们认为薄膜中存在的氧元素是由于薄膜在正常存放时发生了时效过程,其中的悬挂键发生化学吸附反应引起的。Raman和接触角测量结果表明,随着氟元素含量的逐渐增加,薄膜从典型的类金刚石状结构逐渐转化为类聚合物状结构,接触角逐渐增大。纳米压痕测量结果表明,氟元素的加入使得薄膜的硬度有很大程度的降低。     

Ca_(1-1.5x)WO_4:Eu_x发光薄膜的射频溅射制备技术研究

以Ca0.64WO4:Eu0.24陶瓷为靶材,采用射频溅射法在硅片上沉积了Ca1-1.5xWO4:Eux薄膜,利用正交试验研究了溅射时间、气压和功率对Ca1-1.5xWO4:Eux薄膜的红光(616 nm)发光强度的影响;并利用荧光光谱仪和X射线光电子能谱(XPS)仪研究了薄膜的发光性能和成分。极差分析说明,溅射气压、时间和功率都会影响薄膜的发光强度,溅射时间的影响尤为重要。为提高发光强度,溅射气压宜控制在0.2 Pa左右,溅射时间在140 min。成分分析表明,薄膜中钙元素含量显著低于靶材中的含量,但铕元素含量显著偏高。研究还表明,靶材中Ca、W、O和Eu元素的溅射产额比为1∶1.79∶1.84∶2.28。XPS分析和光致发光谱都说明,薄膜中的Eu元素同时存在+3和+2价。     

反应溅射制备MoO3薄膜及其光学和电致变色性能研究

本文采用磁控溅射方法,通过金属钼靶材在Ar+O2气氛中反应溅射制备了氧化钼薄膜.在制备样品过程中改变反应气氛O2的流量,保持其它参数不变,得到不同的氧化钼薄膜.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)方法对MoO3薄膜样品结构进行表征.XRD测试结果表明MoO3薄膜样品均为非晶结构.MoO3薄膜样品的光学性能和电致变色性能采用分光光度计进行测试研究.研究结果表明,当反应气氛O2/Ar流量比例为1:5时,所制备的样品具有较高的可见光透射率,可见光平均透射率为90%,并且电致变色性能较好,调色范围达到了66.94%.     

室温下射频磁控溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO:Al2O3(2%Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO:Al(AZO)薄膜。使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响。结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大。当功率为1kW、溅射气压0.052Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550nm处透过率为89%,接近基底的本底透过率92%。当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4Ω·cm)。     

射频磁控溅射沉积高质量ZnO薄膜的工艺研究

在室温下利用射频磁控溅射法在硅(100)基片上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结晶性能进行分析。研究了制备条件对薄膜沉积速率的影响。分析了薄膜沉积速率对薄膜结晶状况的影响及源气体中的氧气和氩气的流量比对薄膜结晶状况的影响。研究结果表明,薄膜的生长速率强烈依赖于射频功率和工作气压,薄膜的结晶性能强烈依赖于薄膜的沉积速率和反应气体中氧气和氩气的流量比。制备高结晶质量的ZnO薄膜的最佳工艺参数为靶到衬底的距离为4cm,输入功率为250W,源气体中氩气和氧气的流量比n(Ar)∶n(O2)为5∶20,溅射工作气压为2Pa。在最佳工艺条件下所制备的薄膜表面平整致密,接近单晶,在可见光区的透射率高达90%。     

O2/Ar气体流量比对射频磁控溅射HfO2薄膜的影响

采用射频磁控溅射法,以HfO2陶瓷作为靶材,在石英衬底上制备了HfO2薄膜.通过椭圆偏振光谱仪(SE)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究了不同O2/Ar气体流量比对薄膜沉积速率、结构、形貌等的影响.结果表明,随着O2/Ar气体流量比从0增加到0.50,薄膜的沉积速率逐渐下降.O2/Ar气体...     

O_2/Ar比例对直流脉冲磁控溅射制备TiO_2薄膜光催化性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在不同O2/Ar比例条件下制备具有不同结构、性能的TiO2薄膜,利用台阶仪、X射线衍射仪及紫外-可见分光光度计等仪器,对薄膜的结构、透光性能、光催化性能等进行表征。研究结果表明:TiO2薄膜的结构、光催化性能等强烈依赖于沉积过程中的O2/Ar比例。在低O2/Ar比例条件下制备的TiO2薄膜,薄膜处于O控制生长阶段,相应薄膜处于高速生长状态,薄膜经退火处理后形成锐钛矿(101)相择优取向结构,同时薄膜对甲基橙溶液降解率较低。随着O2/Ar比例的增加,薄膜生长速率逐渐降低,薄膜逐渐呈现多相混合生长,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相与(004)相的混合相结构,相应薄膜对甲基橙溶液降解率增加,在O2/Ar比为6/14时,其对甲基橙溶液降解率达到最大值,为86.45%。继续增加O2/Ar比例,在高O2/Ar比例条件下,薄膜沉积速率较低,沉积离子有充足的驰豫时间释放自身能量以寻找低能位置,因此在薄膜沉积过程中主要形成能量最低的锐钛矿(101)相结构,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相择优取向结构,在O2/Ar比为20/0时,薄膜对甲基橙溶液降解率下降至52.15%。     

Controlled growth and characteristics of single-phase Cu2O and CuO films by pulsed laser deposition

Copper oxide, Cu₂O and CuO, thin films have been synthesized on Si (100) substrates using pulsed laser deposition method. The influences of substrate temperature and oxygen pressure on the structural properties of copper oxide films were discussed. The X-ray diffraction results show that the structure of the films changes from Cu₂O to CuO phase with the increasing of the oxygen pressure. It is also found that the (200) and (111) preferred Cu₂O films can be modified by changing substrate temperature. The formation of Cu₂O and CuO films are further identified by Fourier transform infrared spectroscopy. For the Cu₂O films, X-ray photoelectron spectroscopic studies indicate the presence of CuO on the surface. In addition, the optical gaps of Cu₂O and CuO films have been determined by measuring the transmittance and reflectance spectra.     

Analysis of precursors for crystal growth of YBaCuO thin films in magnetron sputtering deposition

We correlated the crystallinity of YBaCuO films prepared by magnetron sputtering deposition using Ar/O₂ mixture gas with the atomic and molecular composition in the gas phase. YBaCuO films were deposited on MgO substrates at 670 °C. Two-dimensional distributions of Y, Ba, Cu, YO, BaO, and CuO densities and one-dimensional distribution of O density were measured by laser-induced fluorescence spectroscopy. The Y and Ba densities decreased significantly with the increase of the O₂ partial pressure, and they were below the detection limit at an O₂ flow ratio of 10% and a total gas pressure of 53 Pa. The decrease in the Y and Ba densities was compensated by an increase in the YO and BaO densities. The decrease in the Cu density with the increase of the O₂ partial pressure was less significant, while the CuO density was below the detection limit at all the discharge conditions. The O density was evaluated to be 10¹²-10¹³ cm^− 3, which was much higher than the Cu density. On the other hand, YBaCuO films with high crystallinity were obtained at total gas pressures of 53-80 Pa and O₂ flow ratios of 50-70%. Therefore, it is concluded that the precursors for the deposition of YBaCuO films with high crystallinity are Cu, YO, BaO, and O.     

氮掺杂对SnO2薄膜光电性能的影响

SnO2薄膜具有透明导电的特性,因而被制成透明电极而广泛应用于平板显示器和太阳能电池中。研究表明,经掺杂的薄膜具有更优异的光电性能,然而传统的掺杂元素Sb,Te或F较为昂贵且有毒性,因此,掺氮将有望解决上述问题。本文利用反应射频磁控溅射法制备出不同氧含量的SnO2以及氮掺杂SnO2薄膜,并分析了薄膜的形貌结构及光电性能。结果表明:薄膜沉积过程中氧分压和氮掺杂对薄膜性能影响较大。在SnO2薄膜中,晶粒呈包状形态,随着氧分压的增加,晶粒取向从(101)转向(110)方向,晶粒尺寸逐渐变小,可见光透光率提升到80%以上,光学带隙增加到4.05 eV;在氮掺杂SnO2薄膜中,晶粒呈四棱锥形态,晶粒取向为(101)方向,随着氧分压的增加,可见光的透过率同样提升到80%以上,光学带隙增加到3.99 eV。SnO2薄膜和氮掺杂SnO2薄膜的电阻率最低分别达到1.5×10-1和4.8×10-3Ω.cm。