6H-SiC单晶表面ZnO薄膜的制备及其结构表征

利用脉冲激光淀积(PLD)技术在6H-SiC单晶衬底上制备了ZnO薄膜. 利用X射线衍射(XRD), 反射式高能电子衍射(RHEED)和同步辐射掠入射X射线衍射(SRGID)φ扫描等实验技术研究了ZnO薄膜的结构. 结果表明:在单晶6H-SiC衬底上制备的ZnO薄膜已经达到单晶水平, 不同入射角的SRGID结果, 显示了ZnO薄膜内部不同深度处a方向的晶格弛豫是不一致的, 从接近衬底界面处到薄膜的中间部分再到薄膜的表面处, a方向的晶格常数分别为0.3264、0.3272和0.3223nm. 通过计算得到ZnO薄膜的泊松比为0.504, ZnO薄膜与单晶6H-SiC衬底在平行于衬底表面a轴方向的实际晶格失配度为5.84%.     

等离子体辅助MOCVD生长的ZnO薄膜退火改性研究

用等离子体辅助MOCVD法在蓝宝石 (α Al2 O3)上生长了ZnO薄膜 ,测试了其退火和未退火薄膜的电阻率、电子浓度、迁移率、激光阈值 ,并通过X光衍射、光致发光方法表征了ZnO薄膜的质量 ,其结果是 :退火薄膜的电子浓度低达 10 15/cm3 量级、激光阈值降低近 30倍、X光衍射峰半高宽是 0 .2 9°、在 388nm附近的光致发光谱峰半高宽为 0 .32nm。这表明退火使ZnO薄膜的质量得到大幅度提高     

MgxZn1-xO单晶薄膜的分子束外延生长及结构表征

用等离子辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在蓝宝石c-平面上外延生长了MgxZn1-xO合金薄膜.在0≤x≤0.2范围内MgxZn1-xO薄膜保持着六角纤锌矿结构不变.原位反射式高能电子衍射图样和X射线双晶衍射谱的结果表明生长的样品是单晶薄膜.随着x值逐渐增大,Mg2+离子逐渐进入ZnO的晶格,X射线双晶衍射测得样品的(002)取向的半高宽度从0.249°增加到0.708°,表明结晶质量逐渐下降,(002)方向的X射线衍射峰向大角度方向移动,晶格常数c由5.205(A)减小到5.185(A).透射光谱的结果表明,合金薄膜的吸收边随着Mg离子的掺入逐渐向高能侧移动,室温光致发光谱出现很强的紫外发光(NBE)峰,没有观察到深能级(DL)发射,且随着Mg掺入量的增加,紫外发光峰有明显的蓝移,这与透射光谱的结果是相吻合的.     

PLD方法生长ZnO/Si异质外延薄膜的研究

用脉冲激光沉积法在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜。RHEED和XRD测试表明,直接沉积在Si衬底上的ZnO薄膜为多晶薄膜,且薄膜的结晶质量随衬底温度的升高而下降。相比之下,生长在一低温同质缓冲层上的ZnO薄膜则展现出规则的斑点状RHEED图像,说明它们都是外延生长的高质量ZnO薄膜。XRD与室温PL谱分析表明,外延ZnO薄膜的质量随衬底温度的升高得到明显的改善。在650℃生长的样品具有最好的结构和发光特性,其(002)衍射峰的半高宽为0.185°,UV峰的半高宽仅为86meV。     

应用于体声波谐振器的ZnO薄膜结构和电学特性

采用直流磁控溅射的方法制备了ZnO压电薄膜,并在双面抛光的熔融石英基片上制备了高次谐波体声波谐振器.x射线衍射结果显示ZnO压电薄膜C轴择优取向明显,衍射峰半高宽为0.1624°,显示出较好的结晶质量;扫描电镜分析观察到ZnO垂直于基片表面的柱形晶粒结构和较平滑的薄膜表面.体声波器件的电学测试结果显示器件具有很好的多模谐振特性,说明ZnO压电薄膜很好地激发出了厚度方向的纵声波,可应用于体声波器件和声表面波器件中.另外采用间接的方法得到ZnO压电薄膜在870MHz时的介电常数约为5.24,介电损耗因子为1.07,进一步减小介电损耗因子,可以提高器件的Q值.     

PLD生长的ZnO薄膜的微结构及其发光特性研究

在不同的衬底温度下，通过脉冲激光淀积（PLD）方法在Si衬底上生长出c轴高度取向的ZnO薄膜。ZnO薄膜的结构分别通过X射线衍射（XRD）和广延X射线吸收精细结构（EXAFS）来表征，而表面成份和化学态则通过X射线光电子能谱来研究。利用光致发光（PL）来研究样品的发光特性。XRD结果和EXAFS结果都表明了500℃时生长的ZnO薄膜的结晶性比300℃时生长的要好。EXAFS结果和XPS结果显示，300℃时生长的ZnO薄膜处于富氧状态，而500℃时生长的则处于缺氧状态。结合XRD谱、EXAFS谱、XPS谱和PL谱的结果可以看到：随着ZnO薄膜的结晶性变好，它的紫外发光增强；另一方面，随着ZnO薄膜中O的含量减少，绿光发射变强。我们的结果表明绿光发射与ZnO中氧空位（V0）有关。     

ZnO/GO纳米材料基热稳定钙钛矿太阳能电池

为了使钙钛矿太阳能电池在高温退火后能够保持稳定, 本研究通过电化学方法制备出氧化锌/氧化石墨烯纳米粒子, 并将其运用到钙钛矿太阳能电池中作为电子传输层使用。通过原位掠入射X射线衍射(GIXRD)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等方法对沉积在氧化锌和氧化锌/氧化石墨烯纳米材料上面的甲胺铅碘的结构、形貌以及电池性能变化进行分析测试。结果表明: 氧化锌/氧化石墨烯对于甲胺铅碘有保护作用, 沉积在氧化锌/氧化石墨烯上面的甲胺铅碘薄膜稳定性更高, 电池性能更加稳定, 为将来大面积应用提供了一定的指导。     

用于光子器件的ZnO薄膜的分子束外延生长

近年 来，由于蓝绿发光二极管和激光二极管的发展，宽禁带ＩＩＩ－Ｖ族氮化行和ＺｎＳｅ基ＩＩ－ＶＩ族半导体材料成为举世瞩目的研究热点之一，取得这些进展的重要原因是材料质量的不断改善以及创新性的掺杂方法的引入。氧化锌（ＺｎＯ）是具有特殊性质的宽禁囊直接带隙ＩＩ－ＶＩ族半导体材料，具有在半导体材料中最高的激子束缚能（６０ｍｅＶ），将是另一种重要的商用光子器件材料。本文将描述高质量氧化锌单晶薄膜的等离子分子     

反应沉积法制备c轴取向ZnO薄膜及表征

以二水合醋酸Zn为原料，采用反应沉积方法在非晶玻璃衬底上制备出了高度c轴取向、结晶良好的ZnO薄膜。研究了不同衬底温度和Zn源温度和ZnO薄膜性质的影响，探讨了不同衬底温度和Zn源温度下生长ZnO薄膜的最佳参数。本还讨论了该方法制备ZnO薄膜的沉积机制及优化条件下样品的透光特性。     

PLD工艺制备高质量ZnO/Si异质外延薄膜

采用脉冲激光沉积工艺在不同条件下以Si(111)为衬底制备了Zno薄膜.通过对不同氧压下(0～50Pa)沉积的样品的室温PL谱测试表明,氧气氛显著地提高了薄膜的发光质量,在50Pa氧气中沉积的ZnO薄膜具有最强的近带边UV发射.XRD测试说明在氧气氛中得到的薄膜结晶质量较差,没有单一的(002)取向.利用-低温(500℃)沉积的ZnO薄膜作缓冲层,得到了高质量的ZnO外延膜.与直接沉积的ZnO膜相比,生长在缓冲层上的ZnO膜展现出规则的斑点状衍射花样,而且拥有更强的UV发射和更窄的UV峰半高宽(98meV).对不同温度下沉积的缓冲层进行了RHEED表征,结果表明,在600～650℃之间生长缓冲层,有望进一步改善ZnO外延膜的质量.     

锌膜退火氧化制备ZnO薄膜的单一紫光发射性能

通过锌膜在金属锌熔点以上的温度退火氧化的方法制备ZnO薄膜,研究了氧气压力对ZnO薄膜发光性能的影响.ZnO薄膜的室温光致发光谱是由发光中心在413nm～424nm处的单一紫光组成.随着氧气压力的增加,紫光的强度增加并且发光中心由424nm偏移到413nm.在低氧气压力下(50 Pa～500Pa),紫光的发射归因于电子从价带到锌间隙原子(Zni)之间的跃迁.在高氧气压力下(5000Pa～23000Pa),锌间隙原子(Zni)和锌空位(VZn)缺陷都和紫光发射有关.     

溶胶凝胶法制备Cu掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计和伏安特性测试等研究了Cu掺杂量对薄膜微观结构、表面形貌及光电特性的影响。结果表明:所得Cu掺杂ZnO薄膜为六角纤锌矿多晶结构,有CuO杂质相生成。随Cu掺杂量的增加,薄膜晶粒长大,且样品粒度均匀,平均粒径约53 nm。Cu掺杂ZnO薄膜具有良好的透光性,在可见光范围内的平均透射率超过80%,最大可达90%以上。Cu掺杂浓度为0.001%时,所得ZnO薄膜的导电性明显优于其他掺杂条件下的样品。     

Mn掺杂ZnO薄膜的软X射线发射光谱研究

利用先进光源(ALS)8.0.1光束线的软X射线荧光谱仪, 对采用分子束外延(MBE)设备在200℃下生长的Zn_0.97Mn_0.03O和Zn_0.67Mn_0.33O薄膜样品进行了电子结构的研究. 根据共振和非共振Mn L_2,3边的X射线发射光谱, 计算出Mn L₂与Mn L₃发射峰相对积分强度的比值(I(L2)/I(L3)), 可知样品的铁磁性与自由d载流子的数目有关. 在Zn_0.97Mn_0.03O中, Mn主要处于替代位置, 并表现出较强的Coster-Kronig(C-K)跃迁效应, 这说明样品中存在大量的自由d载流子. 这些非局域的d载流子的行为类似于巡游电子, 与Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosid(RKKY)模型下计算得出的间隙Mn提供的4s电子, 都可成为铁磁交换作用的媒介. 在Zn_0.67Mn_0.33O中, 自由d载流子的数目较少以及MnO团簇的存在是导致铁磁性向反铁磁性转变的主要原因.     

Growth and characterisation of electrodeposited ZnO thin films

The electrochemical method has been used to deposit zinc oxide (ZnO) thin films from aqueous zinc nitrate solution at 80 °C onto fluorine doped tin oxide (FTO) coated glass substrates. ZnO thin films were grown between − 0.900 and − 1.025 V vs Ag/AgCl as established by voltammogram. Characterisation of ZnO films was carried out for both as-deposited and annealed films in order to study the effect of annealing. Structural analysis of the ZnO films was performed using X-ray diffraction, which showed polycrystalline films of hexagonal phase with (002) preferential orientation. Atomic force microscopy was used to study the surface morphology. Optical studies identified the bandgap to be ∼ 3.20 eV and refractive index to 2.35. The photoelectrochemical cell signal indicated that the films had n-type electrical conductivity and current-voltage measurements showed the glass/FTO/ZnO/Au devices exhibit rectifying properties. The thickness of the ZnO films was found to be 0.40 μm as measured using the Talysurf instrument, after deposition for 3 min. Environmental scanning electron microscopy was used to view the cross-section of glass/FTO/ZnO layers.     

ZnO薄膜的制备和结构性能分析

ZnO作为一种宽带隙半导体材料,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点.激光分子束外延(L-MBE)系统是获得器件级ZnO外延薄膜的先进技术之一.高质量精密ZnO陶瓷靶材对于该工艺的实施是十分关键的,本文中采用高纯原料,在洁净条件下制备了大面积、薄片型、尺寸可控的符合理想化学配比的高纯ZnO陶瓷靶材.采用所制备的靶材,利用L-MBE技术在(0001)蓝宝石基片上进行了ZnO薄膜的外延生长,在280 ℃～300 ℃低温条件下所生长的薄膜样品具有(0001)取向的纤锌矿晶体结构,薄膜光学性能良好,论文中对ZnO薄膜的低温L-MBE生长机理进行了探讨.     

锌膜氧化制备氧化锌薄膜的紫光发射

通过锌膜在金属锌熔点(419℃)以上温度和50Pa的氧气压力下退火氧化的方法制备ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO薄膜组织结构及发光性能的影响.ZnO薄膜的室温光致发光谱是由发光中心在424nm处的单一紫光组成.随着退火温度的升高,紫光的强度增加,当温度超过600℃时紫光的强度反而降低.在50Pa氧气压力下,紫光的发射归因于电子从价带到锌间隙原子(Zni)缺陷之间的跃迁.     

Grazing incidence X-ray diffraction study of the tilted phases of Langmuir films: Determination of molecular conformations using simulated annealing

We have analyzed grazing incidence X-ray diffraction (GIXD) data from condensed phases of Langmuir films of long-chain fatty acids at the air-water using a new method consisting in a careful extraction of the structure factors followed by fitting of molecular parameters using simulated annealing. We show that the information contained in GIXD spectra is enough to obtain near-atomic structural information. In particular, we directly determine the orientation of the chain backbone planes and of the carboxylic headgroups, and we evaluate chain conformation defects.