Mg2Si半导体薄膜的热蒸发制备

采用电阻式热蒸发方法和退火工艺制备出了Mg2Si半导体薄膜。研究了退火时间对Mg2Si薄膜的形成和结构的影响。首先在Si(111)衬底上沉积380nm Mg膜,然后在退火炉低真空10-1～10-2Pa氛围400℃退火,退火时间分别为3、4、5、6和7h。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和拉曼光谱仪对薄膜的结构、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,采用电阻式热蒸发方法成功地制备了半导体Mg2Si薄膜,Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的择优生长特性。最强衍射峰出现在40.12°位置,随着退火时间的延长,Mg2Si(220)衍射峰强度先逐渐变强后变弱,退火4h时该峰强度最强。在256和690cm-1附近有两个Mg2Si拉曼特征峰,退火时间为4和7h时,256cm-1附近Mg2Si拉曼特征峰较强。     

Si（111）基片上Mg2Si薄膜的脉冲激光沉积

采用脉冲激光沉积方法在Si(111)基片上制备了Mg2Si薄膜。研究了激光能量密度、退火气氛及压强、退火温度、退火时间等工艺条件对Mg2Si薄膜生长的影响。用X射线衍射仪分析了Mg2Si薄膜的物相,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌。实验结果表明:在激光能量密度为2.36 J/cm2,Si(111)基片上室温、真空(真空度10-6Pa)条件下沉积,在Ar气压强为10 Pa,500℃,30 min条件下原位退火得到了纯相、结构均匀、表面平整、厚度约为900 nm的Mg2Si多晶薄膜。     

钠钙玻璃上Mg2Si薄膜的制备及其电学性质

采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg_2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg_2Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、288nm、304nm),低真空退火4h制备一系列Mg_2Si半导体薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪对Mg_2Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析。结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg_2Si(220)为主的Mg_2Si薄膜。随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg_2Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加。此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg_2Si薄膜的导电类型。溅射N-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型为P型。可以控制制备的Mg_2Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg_2Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义。     

Mg2Si半导体薄膜的磁控溅射制备

采用磁控溅射技术和退火工艺制备出Mg2Si半导体薄膜,研究了退火时间对Mg2Si薄膜的形成和结构的影响.首先在Si(111)衬底上溅射沉积380nm Mg膜,然后在退火炉内氩气氛围500℃退火,退火时间分别为3.5h、4.5h、5.0h、5.5h、6.0h.采用X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和形貌进行了表征.结果表明,采用磁控溅射方法成功地制备了环境友好的半导体Mg2Si薄膜.Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的择优生长特性,最强衍射峰出现在40.12°位置;随着退火时间的延长,Mg2Si外延薄膜的衍射峰强度先逐渐增强后逐渐减弱,退火5h后,样品的衍射峰最强.Mg2Si晶粒随着退火时间的延长,先逐渐增大,退火5h后逐渐减小.     

Mg2Si／Si异质结的制备

采用射频磁控溅射和低真空退火方法制备Mg2Si／Si异质结,首先在n型Si（111）衬底上沉积Mg膜,经低真空退火形成Mg2Si／Si异质结,Mg膜厚度约为484nm,退火后形成的Mg2Si薄膜厚度约400nto,利用xRD和sEM分别研究了Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌,霍尔效应结果表明,制备的Mg2Si薄膜呈现n型导电特性。     

脉冲激光沉积法制备β-FeSi_2半导体薄膜

采用脉冲激光沉积(PLD)法在p型Si(100)衬底上制备了β-FeSi2半导体薄膜,并在沉积系统中进行了800℃、3h的原位高温退火过程,最后采用X射线衍射仪、3D显微镜、原子力电子显微镜、荧光光谱仪分析了实验样品的晶体结构、表面形貌、元素组成、红外吸收和光致发光特性。分析实验结果发现,制备的单相β-FeSi2多晶半导体薄膜结晶质量良好,β-FeSi2在Si(100)衬底上沿(202/220)方向择优生长,且在常温下测得了β-FeSi2半导体薄膜的光致发光谱。     

溅射工艺对LaNiO3薄膜结构和电性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜.通过后续热处理使薄膜晶化,并用四探针法测量了薄膜的表面电阻率.借助X射线衍射分析、电感耦合等离子体发射光谱、原子力显微镜等手段研究了溅射工艺及热处理温度对薄膜显微结构的影响.实验结果表明,在氧气氛保护下,于550℃处理1h,薄膜晶化.溅射氧分压在10%～25%之间,700℃热处理时可以得到表面光滑致密且电性能较好的薄膜.     

沉积位置对脉冲激光沉积纳米Si晶薄膜微观结构的影响

在4.0×10-4Pa的真空条件下,采用脉冲激光烧蚀技术在单晶Si衬底和石英衬底上制备了非晶纳米Si薄膜.在N2气氛下,经过900℃热退火得到纳米Si晶薄膜.采用表面台阶测试仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪等检测手段对样品不同位置的微观结构进行了表征.测量结果表明制备的纳米Si晶薄膜厚度及其晶粒尺寸分布不均匀,随着测量点与样品沉积中心距离的增加,薄膜的厚度逐渐减小,纳米Si晶粒的尺寸逐渐增大.从脉冲激光烧蚀动力学的角度对实验结果进行了定性的分析.     

低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备,研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响.新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相.经300℃/1h热处理后,薄膜内出现单斜结构VO2,薄膜具有相变特性;保持热处理时间不变,升高热处理温度至360℃,薄膜表面变得致密,致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应,VO2成分含量与300℃/1h处理时的含量接近;增加热处理温度并延长热处理时间,如热处理条件为320℃/3h时,薄膜内VO2成分大量增多,电阻值变化幅度超过两个数量级;在300～360℃的热处理温度区间内,薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变,相变性能变好,但对VO2的单斜金红石结构没有影响.     

Zn0.9Mg0.1O:Ga宽带隙导电膜的 PLD制备及性能研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)制备了Ga掺杂的Zn0.9Mg0.1O(ZMOGa)宽带隙透明导电薄膜.采用各种分析手段研究了沉积温度和真空退火处理对薄膜结构、表面形貌及光电性能的影响.结果表明,制备的薄膜具有ZnO(002)择优取向;200℃下沉积的薄膜通过3×10-3Pa的真空400℃退火2h后,其电阻率由8.12×10-4Ω·cm减小到4.74×10-4Ω·cm,禁带宽度则由原来的3.83eV增加到3.90eV.退火处理增强了薄膜的择优取向和结晶度、增加了禁带宽度、提高了载流子浓度并使其透射谱线的光学吸收边发生蓝移现象.