真空热处理制备β-FeSi2光电薄膜的研究

磁控溅射法沉积的Fe／Si多层膜和Fe单层膜经真空热处理后制备了β-FeSi2薄膜。[Fe1nm／Si3.2nm]60多层膜在〈880℃温度下真空热处理2h后，样品均呈现β（220）／（202）择优取向，而Fe单层膜制备的样品则易形成β-FeSi2与ε-FeSi相的混合物，且取向杂乱。在920℃真空热处理后，两种样品都形成了α-FeSi2薄膜。原子力显微镜分析表明，样品表面粗糙度随热处理温度升高而变大，最大表面均方根粗糙度约为16nm。卢瑟福背散射分析发现，Fe／Si多层膜样品热处理过程中元素再分布很小。根据光吸收谱测量，Fe／Si多层膜制备的β-Fesi2薄膜的禁带宽度为0．88eV。     

磁控溅射制备ITO薄膜光电性能的研究

采用直流磁控溅射方法在玻璃基底上制备了ITO薄膜.分别用分光光度计和四探针仪测试了所制备ITO薄膜在可见光区域内的透过率和电阻率,研究了溅射气压、氧氩流量比和溅射功率三个工艺参数对ITO薄膜光电性能的影响.研究结果表明,制备ITO薄膜的最佳工艺参数为:溅射气压0.6 Pa,氧氩流量比1:40,溅射功率108 W.采用此工艺参数制备的ITO薄膜在可见光区平均透过率为81.18％,薄膜电阻率为8.9197×10-3Ω·cm.     

磁控溅射制备Al_2O_3薄膜及耐蚀性能研究

采用直流磁控溅射镀膜技术以高纯铝为靶材,氧气为反应气体,在304不锈钢基底上以不同溅射功率(60,90,120,150和180 W)沉积Al_2O_3薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜晶体结构和表面形貌进行分析表征,使用电化学工作站考察Al_2O_3薄膜的耐蚀性能。结果表明:所制备的Al_2O_3薄膜表面平整、均匀致密,并且在(217)面具有较好的择优取向;溅射功率对薄膜耐蚀性有较大影响,随溅射功率增加,耐蚀性先增强后减弱,在功率为150 W时所制备薄膜的耐蚀性能最优。     

直流反应磁控溅射制备单一相Cu_2O薄膜及光电性能研究

室温下,采用直流反应磁控溅射法制备透明导电氧化亚铜(Cu_2O)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、四探针测试仪及拉曼光谱仪分别研究不同沉积时间下制备的Cu_2O薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率及表面增强拉曼散射特性。实验结果表明,沉积时间为3和6min时,获得单一相的透明导电Cu_2O薄膜;随着沉积时间的增加,薄膜由非晶态转变为(111)方向择优生长,薄膜致密且颗粒呈球状,其粗糙度的均方根(RMS)值增大,薄膜电阻率呈下降趋势;以罗丹明B(RhB)为探针分子,表征样品表面增强拉曼活性,通过对比不同样品表面RhB的拉曼光谱,其散射强度随薄膜表面粗糙度的增大而增强。     

磁控溅射制备Nb掺杂IZO薄膜光电学性能研究

通过磁控溅射方法制备一种新型薄膜晶体管有源层材料Nb掺杂的氧化铟锌(IZO)非晶薄膜(a-INZO)。运用XRD、光致发光、Hall测试等检测方法分析INZO薄膜微观结构、缺陷状态以及电学性能。光致发光结果表明,INZO相较于Ga掺杂的IZO(IGZO)具有更低的深能级缺陷密度。Hall效应测试结果表明,通过调节溅射过程中氧气流量可有效控制INZO薄膜载流子浓度,使之适合于制备薄膜晶体管(TFT)器件。INZO薄膜迁移率随载流子浓度的变化规律符合渗流传导模型,载流子浓度较低时,迁移率随载流子浓度增加而增加;载流子浓度较高时,迁移率下降,光学数据的分析表明其带尾态宽度较大,结构更无序。提高溅射基底温度可有效提高迁移率,但对薄膜无序度的改善并不明显。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.     

磁控溅射WS2薄膜的制备工艺及其性能

采用孪生中频磁控溅射的方法在低温条件下制备了WS2薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)、显微硬度仪、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的物相结构、微观形貌以及摩擦学性能进行了研究。结果表明:所制备的WS2薄膜呈现出明显的(002)晶面择优生长,S/W原子比1.52,在大气环境中摩擦系数可低于0.01,载荷与转速对薄膜的摩擦系数影响显著,在一定范围内加大载荷和提高转速都会增大其摩擦系数。     

磁控溅射VO_2薄膜的制备及光学性能研究

本文采用超高真空射频磁控溅射法,通过改变沉积气压、沉积时间以及进行退火处理在普通白玻基底上制备VO_2薄膜。利用XD-3型X射线衍射仪对薄膜的物相进行分析,UV-3600多功能分光光度计测试薄膜在可见光段的透过率,XP-2型台阶仪测试薄膜样品的厚度,扫描电子显微镜观察样品的微观形貌。结果表明,沉积气压为0.7Pa时获得的薄膜在可见光波段具有较高的透过率;沉积时间为60min时,薄膜较为平整且对可见光的透过率较高为38%;退火处理提高了薄膜的结晶性和透过率,制备出单斜结构的VO_2薄膜,且具有(011)晶面择优取向。     

柔性BiOI@Bi_2S_3异质结薄膜的SILAR制备及性能研究

室温下,采用SILAR法在柔性ITO基底上合成BiOI纳米片阵列薄膜。为提高其光电化学性能,设计并制备了BiOI/Bi2S3、Bi2S3/BiOI杂化异质结薄膜。通过XRD、SEM及UV-VIS-NIR等对所得产物的形貌、晶体结构和光学性能进行研究。以纯BiOI,BiOI/Bi2S3和Bi2S3/BiOI作为工作电极,Pt/ITO/PET作为对电极,I-/I3-作为电解液,组装成柔性太阳能电池器件。通过太阳光模拟器测试其光电转化性能,得到性能较优的是Bi2S3/BiOI杂化薄膜所组装的柔性电池器件,其光电转化效率(η)为0.136%,短路电流(Isc)为0.597mA/cm2,开路电压(Voc)为0.376V,填充因子(FF)为0.293。     

直流反应磁控溅射法制备CdIn2O4薄膜的光电性能研究

利用直流反应磁控溅射法制备了CdIn2O4(CIO)薄膜,研究了氧浓度、基片温度、溅射时间和退火处理对薄膜光电性能的影响.结果表明电阻率随着氧浓度的增加和溅射时间的减小而增加,随着基片温度的升高先减小后增加;透光率随着氧浓度、基片温度的增加和溅射时间的减小而增加.退火处理后,薄膜的电阻率降低,光吸收边发生"蓝移".点缺陷对薄膜的光电性能产生重要影响,光吸收边的移动是"Burstein-Moss"效应和多体效应共同作用的结果.综合实验结果和理论研究,推荐了直流反应磁控溅射法制备CIO薄膜的最佳条件.此条件下制备薄膜的电阻率为2.95×10-4 Ω·cm,波长为628 nm时薄膜的透光率高达91.7%.     

磁控溅射制备铝掺杂氮化铜薄膜的结构及光电性能研究

以高纯铜和铝为靶材,氮气和氩气分别为源气体和工作气体,采用双靶共溅射磁控技术在单晶硅和石英片上制备了铝掺杂氮化铜(Cu₃N:Al)薄膜。对Cu₃N:Al薄膜的表面形貌、晶体结构、光透射性能和电学性能等进行表征、分析。研究结果表明,掺杂Al原子进入Cu₃N晶格空位;随着Al靶的直流溅射功率增大,Cu₃N:Al薄膜中Al含量增加;Al掺杂使得薄膜颗粒尺寸增大,薄膜表面变得粗糙。Cu₃N:Al薄膜表现为半导体特性,其光学带隙范围在1.41-1.80 eV;Al掺杂后,Cu₃N薄膜的光学带隙减小,其原因是掺杂Al原子改变了晶体内非平衡载流子寿命,导致薄膜的光学带隙降低。可见,通过调控Cu₃N薄膜中掺杂金属原子含量,可实现对其光电特性的调制。     

射频磁控溅射制备Bi2Te3热电薄膜

通过射频磁控溅射，在溅射气体为Ar，气压为1Pa，溅射功率为120W时分别在聚氨酯和玻璃基底上沉积了不同厚度的Bi2Te3薄膜。Bi2Te3薄膜主要是以（221）晶面平行于基底进行外延生长，先在基底形成大量微小晶粒，合并长大成典型的纤维状组织结构。在此条件下薄膜生长速率为26nm/min，通过控制溅射时间可沉积几纳米到几微米不同厚度的薄膜。得到的p-型半导体Bi2Te3薄膜，其电阻率随薄膜厚度的增大而减小。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的亲水性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备TiO2薄膜,并分别在300℃、400℃、500℃下进行热处理.用紫外吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、接触角测定等分析方法研究了制备工艺、热处理和紫外光照射时间对薄膜表面亲水性的影响.结果表明,经紫外光照射或热处理后的TiO2薄膜表面表现出明显的超亲水性,而制备工艺的变化对亲水性的影响不明显.光谱、AFM分析表明,导致薄膜表面亲水性的原因在于薄膜表面微结构的变化.     

In_2O_3：W薄膜的制备及光电性能研究

采用直流磁控溅射法制备了掺钨氧化铟（In2O3：W,IWO）薄膜,研究了制备工艺对薄膜表面形貌和光电性能的影响。结果表明薄膜的表面形貌与其光电性能有着紧密联系。氧分压显著影响薄膜的表面形貌进而对薄膜的光电性能产生影响,同时溅射时间的变化也显著影响薄膜的光电性能：随着氧分压以及溅射时间的升高,薄膜的电阻率均呈现先减小后增大的变化规律,在氧分压为2.4×10-1Pa条件下,制备样品的表面晶粒排布最细密,其电阻率达到6.3×10-4Ω.cm,载流子浓度为2.9×1020cm-3,载流子迁移率为34cm2/（V.s）,可见光平均透射率约为85%,近红外光平均透射率〉80%。     

射频反应磁控溅射制备MoS_2薄膜结构及光学性能

采用射频反应磁控溅射技术,在不同气压下制备了二硫化钼薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见光光谱仪等对薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行了表征、分析。结果表明:利用射频反应磁控溅射制备的MoS_2薄膜,表面平整、颗粒均匀、致密,缺陷少;沉积气压1.2Pa条件下制备的薄膜结晶度最好;薄膜的光学带隙随沉积气压先增大后减小,1.2Pa时光学带隙最大,为1.69e V。薄膜光学带隙的变化是由沉积气压引起薄膜结晶度变化和形成缺陷不同所致。     

磁控溅射Al掺杂ZnO薄膜结构及光电性能研究

采用磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备不同铝(Al)掺杂量的铝掺氧化锌(AZO)薄膜。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针测试仪和透射光谱仪等手段研究了不同Al掺杂量对AZO薄膜结构、形貌、电学和光学性能的影响。结果表明,所有样品均为ZnO六方纤锌矿晶体结构,具有较好的c轴择优取向;随着Al掺杂量的增加,薄膜结晶稍有变差,电阻率逐渐降低,透过率逐渐增加。当Al掺含量为3%(vol,体积分数)时,AZO薄膜的综合性能更好,电阻率约3.52×10~(-3)Ω·cm,平均透光率可达到80%,光学禁带宽度达到3.23eV。     

Ti1-xVxO2薄膜的制备及光电性能

用溶胶凝胶法制备了Ti1-xVxO2薄膜，用X射线衍射分析了Ti1-xVxO2的结晶性能，用Lambda紫外－可见光光度计测量了吸收光谱，用ZC36高阻仪测量了Ti1-xVxO2薄膜样品的电性能，结果表明，钒含量的增加导致Ti1-xVxO2薄膜光学吸收限红移，在形成固溶体后薄膜的电阻率随钒含量增加而下降，在x=0.15时，V2O5相的出现使Ti1-zVxO2薄膜的电阻出现一峰值，Ti1-xVxO2薄膜电阻率的这种变化规律是由于V的3d电子的引入和薄膜结晶性的变化。     

后退火对射频磁控溅射制备β-Ga_2O_3薄膜的影响

采用射频磁控溅射法制备了氧化镓(Ga_2O_3)薄膜,计算了薄膜的O/Ga摩尔比,比值为1.57。研究了后退火对薄膜结构,形貌特征和光学带隙的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,退火前的Ga_2O_3薄膜是一种无定形结构。在600℃氧气氛中退火2h后,薄膜开始出现β-Ga_2O_3的(■01)衍射峰;随着退火温度的升高,β-Ga_2O_3(■01)衍射峰进一步增强,并且半高宽从0.61°减小到0.49°。原子力显微镜(AFM)测试结果表明,退火前后薄膜表面的均方根粗糙度从3.47 nm增加到了7.08 nm,晶粒尺寸从19 nm增加到了53 nm。紫外-可见分光光度计(UV-VIS)测试结果表明Ga_2O_3薄膜在250 nm-1500 nm波长范围内的平均透过率在85%以上。利用Tauc公式计算了Ga_2O_3薄膜的光学带隙,带隙宽度在(4.85-5.06)eV之间,且随退火温度增加而减小。分析了表面形貌、光学带隙与薄膜结构之间的关系。     

热处理温度对磁控溅射法制备YSZ电解质薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法在NiO-YSZ阳极基底上制备了致密的YSZ电解质薄膜,主要研究了热处理温度对电解质薄膜性能的影响.试验发现随着热处理温度的提高,所制备的YSZ薄膜中晶粒结合更加致密,气孔率显著降低,薄膜与基底间的结合更加紧密.通过组装单体电池实际考察了薄膜的性能,发现随着热处理温度的提高,电池的开路电压及放电性能均有大幅度的提高.在800℃下,开路电压由0.82V提高到1.023V,已接近SOFC的理论电压;最大功率密度由480mW/cm2提高到760 mW/cm2.     

射频磁控溅射制备p-Bi2Te3热电薄膜的电学性能研究

通过射频磁控溅射并控制溅射时间在玻璃基底上沉积了不同厚度和成分的p型Bi2Te3薄膜.Bi2Te3薄膜主要以(221)晶面平行于基底进行生长,先在基底形成大量微小晶粒,合并长大成典型的纤维状组织结构;退火后薄膜沿平面方向形成片状结构.薄膜的电导率和Seebeck系数受薄膜厚度和成分的影响,退火前受薄膜厚度的影响较大,退火后受薄膜成分和均匀性的影响较大,自掺杂Bi质量分数在5%左右时,薄膜功率因子约为760μW/(K2·m).