调控CN_x薄膜的紫外可见波段光学性能研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在不同衬底温度(常温、50、100、150、200℃)下制备了碳氮(CNx)薄膜,并对其形貌、结构及光学性能进行了研究。通过扫描电镜得出随着衬底温度的升高,薄膜由疏松逐渐变得致密。X射线光电子能谱分析表明:薄膜的结合健有sp~2C=C、sp~3C-C、sp~2C=N和sp~3C-N。随着衬底温度的升高,sp~2C=C的比例没有明显变化,sp3C-C比例逐渐增大(28.6%~36.4%),sp~3C-N的比例也逐渐增大(21.4%~33.4%),而sp~2C=N的比例减小(40.2%~21%)。反射光谱和吸收光谱显示:随着衬底温度的升高,薄膜在200~800 nm波段内的反射率增大(8%~40%),吸收率减小(92%~60%)。进一步推导得到薄膜的光学带隙随着衬底温度的升高而增大(2.5~3.57 e V),主要由薄膜中sp~2C=N减少导致的。本文实现了对CN_x薄膜在紫外可见波段范围内的光学带隙的调控。     

氮分压与衬底温度对光透明材料氮化锌的影响

采用射频磁控溅射方法,在Ar-N2混合气中Si衬底上生长Zn3N2薄膜。研究了氮分压和衬底温度对样品的光透明性、微结构、表面形貌以及光学性质的影响,同时研究了样品在空气氛围下保持20天后的性能,并与新镀薄膜进行比较。结果表明,Zn3N2薄膜直接光学带隙可由氮分压调节的范围为1.18~1.50eV,氮分压比例增大,薄膜的光透明性减弱,并且对暴露在空气中20天以后的薄膜进行测试发现,薄膜的光透明性明显增强,随着衬底温度的升高,生长的薄膜择优取向增多,晶粒尺寸逐渐变大。     

电子束蒸发制备CdS多晶薄膜及性质研究

采用电子束蒸发工艺在普通玻璃衬底上制备了硫化镉(CdS)多晶薄膜,研究了不同衬底温度对薄膜结构、表面形貌及光透过率的影响.测试结果显示:(1)不同衬底温度下沉积的CdS薄膜均呈现了〈002〉晶向的高度优势生长,属于六方相结构.随着衬底温度的升高,还逐渐出现了〈103〉、〈004〉、〈105〉等六方晶向;(2)CdS多晶薄膜表面连续,致密性好,且晶粒大小随着衬底温度的升高而增大;(3)低温下制备CdS薄膜吸收谱有较宽的吸收边,随着衬底温度的升高,吸收曲线趋于陡直.制备样品在550nm波段后的平均透过率都超过70%,符合作为CdTe太阳电池的窗口层.     

CHN薄膜化学结构和成分分析

采用外置式电容耦合低压等离子化学气相沉积法制备非晶CHN薄膜.X射线光电子能谱仪分析表明薄膜表面C、N和O的相对含量比,同时随着N2/CH4比例增大,薄膜中N元素的含量逐渐增加;并且对薄膜中存在的C-N共价键进行了讨论;傅里叶红外透射光谱分析表明薄膜中存在C-N键和其他官能团;拉曼光谱分析表明随着N2/CH4比例增大,D峰和G峰的中心位置先远离然后靠近,并且D峰和G峰的面积比逐渐增加,源于薄膜无序度增加且逐渐趋于石墨化.     

退火处理对MgO薄膜性能的影响

采用磁控溅射法在石英衬底上制备了MgO薄膜并分别在不同温度下进行退火处理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了MgO薄膜的结构和表面形貌随退火温度的变化,发现退火可以改善薄膜的结晶质量,即随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,结晶性能更佳,表面更加平整。此外,通过紫外-可见光分光光度计研究了MgO薄膜光学特性的变化,发现随着薄膜退火温度的升高,可见光透射率下降,光学带隙值逐渐减小。     

衬底温度对磁控溅射制备外延ZnO薄膜结构特性的影响

在不同的衬底温度下,采用磁控溅射方法在蓝宝石(0001)衬底上制备了外延生长的ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外分光光度计系统研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响.AFM结果表明在不同村底温度制备的ZnO薄膜具有较为均匀的ZnO晶粒,且晶粒的尺寸随衬底温度的增加逐渐增大.XRD结果显示不同温度生长的ZnO薄膜均为外延生长,400℃生长的薄膜具有最好的结晶质量;光学透射谱显示在370nm附近均出现一个较陡的吸收边,表明制备的ZnO薄膜具有较高的质量,其光学能带隙随着衬底温度的增加而减小.     

射频溅射ZnO薄膜的晶体结构和电学性质

氧化锌 (ZnO)具有较宽的带隙 (3 1eV)和较低的亲合势 (3 0eV) ,有可能用作薄膜场发射阴极中的电子传输层材料。本文主要研究了用射频磁控溅射法制备ZnO薄膜时 ,衬底温度和溅射气氛对薄膜结晶状况和电学性质的影响。随着衬底温度的升高 ,薄膜结晶质量得以改善 ,晶粒择优取向 (0 0 2 )晶向 ,晶粒大小为 5 0～ 6 0nm。溅射时通入一定比例的氧气有助于提高薄膜的绝缘性和耐压性。当衬底温度为 180℃ ,溅射气氛为Ar O2 (2 5 % )时 ,ZnO击穿场强为 0 35V/ 10nm。     

原子层沉积低温制备高取向锐钛矿TiO_2薄膜

利用原子层沉积(ALD)法分别在Si和石英衬底上制备了Ti O_2薄膜,并在N2氛围下对Ti O_2薄膜样品进行退火处理。采用X射线衍射、原子力显微镜和场发扫描电子显微镜对不同退火温度下样品晶体结构、表面形貌进行了分析。利用紫外-可见分光光度计对不同退火温度下的Ti O_2薄膜进行了光学性能测试,并分析了退火温度对其光学带隙的影响。发现利用ALD方法制备的沉积态Ti O_2薄膜为高度择优取向的锐钛矿结构;当退火温度升高到600℃时,Ti O_2薄膜晶体结构类型仍为锐钛矿型,晶粒略有变大;退火态Ti O_2薄膜粗糙度比沉积态Ti O_2薄膜的粗糙度大,而且粗糙度随退火温度升高而增大。根据薄膜的透射光谱拟合了光学带隙,退火后薄膜禁带宽度略有变宽,吸收边缘发生蓝移。     

PECVD法制备微晶硅薄膜的研究

对等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)制备的微晶硅(μc-Si)薄膜的电导率、光学带隙和晶化率随温度和功率的变化规律进行了研究.从拉曼谱中可以明显看出,随着功率的增大,N型材料的非晶肩逐渐减小,材料的晶化率增大.随着温度的升高,P型材料的暗电导率和激活能都是先升高后降低.     

CNx薄膜的制备和光电性能

以单晶硅片(100)和镀Pt硅片为衬底,用电化学沉积方法在阴极制备出CNx薄膜(x接近于1),薄膜的表面平滑,颗粒均匀.热处理后得到了β-C3N4和α-C3N4多晶结构薄膜.热处理温度的提高使薄膜中的C≡N键逐渐减少而消失,氮元素的流失使薄膜中非晶碳的成分增多,但是薄膜中碳氮逐渐以sp3C-N为主.薄膜的能带在1.1～1.8 eV之间,氮含量对能带大小影响较大.热处理使薄膜的电阻率(高于108Ω@cm)变化不大.氮含量影响PL谱中3.0和3.5 eV处发射峰的峰强,不影响峰位.     

基片温度对脉冲激光沉积ZnS:Co薄膜微结构及光学性质的影响研究北大核心CSCD

采用脉冲激光沉积技术在石英基片上制备了ZnS:Co薄膜,改变制备过程中石英基片的温度TS,研究了基片温度对薄膜微结构及光学特性的影响。随着基片温度的升高,薄膜的厚度减小,结晶质量得到提升,并朝着(111)方向择优生长。受量子限域效应的影响,薄膜的光学带隙在基片温度为TS=25℃时最大为3.83 eV,光学带隙先随基片温度增大而减小,并在基片温度为400℃时取得最小值3.5 eV,此后随基片温度增大而增大。此外,薄膜的折射率、消光系数、介电系数等光学参数随基片温度升高均有增大趋势。实验表明在基片温度达到400℃以上时,可以获得综合性能较好的微晶薄膜。     

ICPCVD低温生长非晶硅的工艺及光学特性研究北大核心CSCD

文章利用ICPCVD在100℃及以下玻璃和蓝宝石片衬底上生长非晶硅薄膜,并通过调节Ar和SiH4气体流量比例、射频功率及衬底温度等参数,实现低温下高质量非晶硅薄膜的生长。随后用拉曼光谱表征分析研究了衬底温度变化对非晶硅薄膜沉积质量的影响,并计算出衬底温度为100℃时,非晶硅薄膜的结晶分数和微晶尺寸分别为64.4%和4.7 nm。此外还研究了非晶硅薄膜折射率和透过率等光学特性,并计算出薄膜的光学带隙最低为1.68。最后制备了两种a-Si/SiO_(2)/a-Si布拉格反射结构,厚度分别为36/100/41 nm和62/132/60 nm。两种结构在可见光和红外波段分别实现了90.4%和88.9%的最高反射率。     

离子束溅射制备CdS多晶薄膜及性能研究

采用离子束溅射的方法在玻璃衬底上制备CdS多晶薄膜,研究了沉积过程中基底温度(100～400℃)与薄膜厚度(35～200nm)对其微结构与光电性能的影响。结果表明,不同基底温度下制备的CdS薄膜均属于六方相多晶结构且具有(002)择优取向生长特征;随着基底温度的升高,(002)特征衍射峰强度增加,半高宽变小相应薄膜结晶度增大,有利于颗粒的生长;分析CdS薄膜的光谱图线可知,薄膜在可见光区平均透射率高于75%,光学带隙值随着基底温度升高而增大(2.33～2.42eV)且薄膜电阻高达109Ω;在基底温度为400℃条件下制备不同厚度的CdS薄膜,发现(50～100nm)较薄的CdS薄膜具有较为明显的六方相CdS多晶薄膜结构、较优光学性能和高电阻值,满足CIS基太阳电池中缓冲层材料的基本要求。     

衬底温度对磁控溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性的影响

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射仪、扫描探针显微镜及紫外分光光度计研究了生长温度对ZnO薄膜的结构及光学吸收和透射特性的影响.结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;薄膜在紫外区显示出较强的光吸收,在可见光区的平均透过率达到90%以上,且随着衬底温度的升高,薄膜的光学带隙减小、吸收边红移.采用量子限域模型对薄膜的光学带隙作了相应的理论计算,计算结果与实验值符合得较好.     

衬底温度对Ta2O5薄膜结构和光学性质的影响

采用直流磁控溅射法在不同衬底温度下(27、150、300、450和750℃)制备Ta2O5薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性质进行分析研究。实验结果表明,当衬底温度450℃时,薄膜开始结晶。低于450℃,薄膜为无定形态,光学透过率随着衬底温度的升高而升高,在可见光区域最大透过率为85%。薄膜结晶生成晶粒,会对通过的光束产生散射,降低透过率,光学性能下降。这些结果说明衬底温度和薄膜材料的结构、结晶转变温度及光学性质密切相关。     

a轴取向YBa2Cu3O7-x薄膜的制备及其Raman光谱研究

采用直流磁控溅射法在SrTiO3(100)衬底上制备a轴取向的YBa2Cu3O7-x薄膜,用四引线法测量R-T曲线Tc0=86K.对于YBa2Cu3O7-x薄膜进行喇曼光谱测量,发现0(4)振动的声子峰(～500cm-1)强度远远大于0(2)-0(3)反相振动的声子峰(～340cm-1)强度,应用群论分析证明薄膜主要是沿a轴生长的.在较低的衬底温度下(<780℃),YBa2Cu3O7-x薄膜沿a轴生长,随着衬底温度的升高,薄膜中沿c轴生长的组分逐渐增加.     

真空热蒸发酞菁铜(CuPc)薄膜的结构及光学、电学性能研究

为研究衬底温度对酞菁铜(CuPc)薄膜的结构、光学及光电导性能的影响,文中采用真空热蒸发方法制备了不同衬底温度的CuPc薄膜.X射线衍射和Raman光谱分析显示CuPc薄膜呈现很好的定向生长特性,随衬底温度的升高,CuPc薄膜的结晶性变好,其中α-CuPc的相对含量逐渐增加,而β-CuPc相应减少;场发射扫描电镜观察了不同衬底温度下薄膜的表面形貌和晶粒分布情况;用紫外可见光谱表征了CuPc薄膜的光学性能;CuPc薄膜的光敏性随衬底温度的升高表现出先增大后减小的变化规律.     

增强型脉冲离子源镀制DLC薄膜拉曼光谱研究

本文利用增强型脉冲电弧离子源在硅基底上沉积类金刚石薄膜，拉曼光谱分析表明DLC薄膜中sp^3键含量比不加磁过滤装置时脉冲离子源所镀的类金刚石薄膜高，折射率更接近金刚石折射率2．4并且光学带隙也增大，证明用增强型脉冲离子源镀制的类金刚石薄膜sp^3键含量提高，性能得到了很大改善。     

ECR-CVD制备氟化非晶碳低k介质薄膜

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法,以C4F8和CH4为源气体在不同气体流量比R(R=[CH4]/{[CH4] [C4F8]})条件下成功地沉积了氟化非晶碳(a-C:F)低介电常数(低k)材料.采用X光电子能谱和椭圆光谱方法分析了a-C:F薄膜的化学组分和光学性质.沉积的a-C:F薄膜介电常数约为2.1～2.4,热稳定性优于350℃.随着气体流量比的增大,沉积a-C:F薄膜中的碳含量增大,CF、CF2、CF3含量减少,C-C交链成分增加,从而使得π-π(*)吸收增强,并引起薄膜光学带隙下降.氮气气氛下350℃温度退火后应力释放引起a-C:F薄膜厚度变化,变化量小于4%.450℃温度退火后,由于热分解作用薄膜厚度变化量在30%左右.     

衬底温度对柔性硫化锌薄膜结构与光学性能的影响北大核心CSCD

本文利用射频磁控溅射薄膜沉积技术在柔性聚酰亚胺(PI)、氧化铟锡(ITO)玻璃及石英玻璃衬底上制备了透明硫化锌(ZnS)薄膜。通过改变生长过程中的衬底温度,全面系统地研究了衬底温度对柔性和刚性ZnS薄膜的晶体结构、光透过率、光学常数以及表面性能影响的规律。研究表明升高衬底温度有利于形成ZnS薄膜(111)晶面的择优取向生长。不同衬底温度条件下制备的柔性和刚性ZnS薄膜在可见光波长范围内的平均光透过率均大于80%;在红外波长范围的平均光透过率达到85%。柔性ZnS薄膜在400 nm-890 nm波长范围内的光学折射率为2.21-2.56。刚性ZnS薄膜的光学折射率随着衬底温度的升高有所增加,当衬底温度为300℃时,刚性ZnS薄膜在890 nm波长处的折射率达到2.26。柔性ZnS薄膜厚度及表面粗糙度均随着衬底温度的升高而降低,当衬底温度为300℃时,柔性ZnS薄膜表面均方根粗糙度达到最小值2.99 nm。为实现高性能柔性ZnS光电器件,应控制生长柔性ZnS薄膜的衬底温度在200℃-300℃,以获得最优化的器件性能。