退火对MOCVD法生长ZnO薄膜性能的影响

采用MOCVD方法在(001)Si衬底上生长ZnO薄膜,并在空气中800℃退火1 h.生长及退火样品的XRD图谱均显示了较强的(002)ZnO衍射峰,表明ZnO薄膜为c轴高取向生长.光电子能谱(XPS)分析显示,退火后ZnO薄膜从富Zn生长变为富O生长.在样品的室温PL 谱中,观察到未退火样品的紫外发射峰的中心为3.28 eV,并观察到退火样品位于3.30 eV的自由激子发射峰和位于3.23 eV的施主-受主对的复合发光峰.实验结果表明,退火后ZnO薄膜的晶体质量得到提高.     

RF反应磁控溅射纳米晶ZnO薄膜的XRD和XPS研究

采用RF反应磁控溅射沉积ZnO薄膜,沉积完成后对薄膜进行氧气氛下的原位退火处理。薄膜的结晶状况和化学成分分别采用XRD和XPS进行分析。结果表明,该薄膜为结晶性能良好的纳米晶薄膜,具有高度的C轴取向性。薄膜的主要成分为ZnO,不存在金属态Zn。采用文中的工艺方法可获得较高质量的纳米晶ZnO薄膜。     

ZnO薄膜及ZnO-TFT的性能研究

采用MOCVD法在SiNx绝缘薄膜上生长了ZnO薄膜,通过X射线衍射与光致发光光谱表征了ZnO薄膜的质量.其结果是:XRD特征峰半高全宽0.176°,光致发光仅有381.1nm的发光峰,展现了ZnO薄膜光电特性的优势.制备了底栅型ZnO薄膜晶体管,测试表明器件具有明显的场效应特性及饱和特性.     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

TiO2薄膜的MOCVD法制备及其退火条件的研究

用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)法在n-Si(100)单晶衬底上制备了TiO2薄膜;利用X-射线衍射技术研究了不同条件下退火的TiO2薄膜的结晶性;通过测量C-V曲线和BT实验分别研究了TiO2/Si系统的固定电荷密度和薄膜中的可动电荷密度。实验结果表明,只有在一定的退火温度下薄膜才有较好的结晶性。在退火温度为850°C、退火时间为30min时,可得到完全为金红石相的TiO2薄膜,其固定电荷密度的数量级为1011/cm2,可动电荷密度在(3～4)×1011/cm2,电荷极性为正。     

氧分压对纳米ZnO薄膜光致发光特性的影响

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射仪及荧光分光光度计研究了氧分压变化对ZnO薄膜的微观结构及光致发光特性的影响.结果表明,当工作气压恒定时,合适的氧分压能够提高ZnO薄膜的结晶质量.对样品进行光致发光测量时,所制备ZnO薄膜样品在400 mm左右出现较强紫光发射,在446 nm出现蓝光发射,经分析认为紫光发射来源于激子复合,而446 nm左右的蓝光发射来源于ZnO薄膜内部的Znj缺陷.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理．用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响．ZnO（002）面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO（102）面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小．770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2（200）衍射峰．同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强．通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2（200）衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面．     

ZnO薄膜和量子阱的生长及光学特性

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.     

色散对GaN和ZnO的XRD摇摆曲线的影响

在用X射线双晶衍射研究GaN和ZnO结晶性能的实验中,观察到(102)非对称衍射摇摆曲线的半峰宽比(002)对称衍射更窄以及ZnO(002)摇摆曲线分裂的现象．经研究证实,这是由于Kα2线参与衍射引起的．通过计算Kα1和Kα2线在不同晶面衍射的分离角并与实验现象对比,阐明了GaN样品(102)半峰宽比(002)小以及ZnO(002)衍射峰分裂的原因．在此基础上,进一步分析了在使用不同参考晶体的双晶衍射系统中,GaN和ZnO的各晶面被X射线色散展宽的情况,并提出,在使用Si,Ge或GaAs的(220)面为参考晶面的双晶衍射仪中,GaN和ZnO的(002)和(102)面摇摆曲线的半峰宽受色散效应的影响小;而在使用Si,Ge或GaAs的(004)面为参考晶面的双晶衍射系统中,(002)和(102)面摇摆曲线的半峰宽受色散效应影响较大,此时(004)和(103)受色散影响小,因此用来表征晶体质量将更可靠．     

GaN的ECR-PEMOCVD生长中衬底清洗和氮化的分析

在改进的电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学汽相沉积(ECR-PEMOCVD)装置(ESPD-U)中,以氮等离子体为氮源,三乙基镓(TEG)为镓源,在蓝宝石(α-Al2O3)衬底上生长氮化镓(GaN)薄膜.在不同的温度、氮氢流量下,分别对α-Al2O3衬底进行等离子体清洗和氮化,并用RHEED实时监测.通过对RHEED图像的分析,得出衬底清洗和氮化的最佳条件.     

InGaN/GaN多量子阱电池的垒层结构优化及其光学特性调控

InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要.采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响.较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好,这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关.同时,厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化,表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率.     

掺铁TiO2的X-射线衍射和表面光电压谱研究

以溶胶一凝胶法制备了不同掺铁比例的TiO2膜光催化剂，分别以X-射线衍射和场诱导表面光电压谱进行表征。结果表明，在掺铁量小于0．007(Fe／Ti摩尔比)范围内，随着掺铁比的逐渐提高，催化剂粒径逐渐增大，催化剂的带隙宽度加大，光电压响应阈值蓝移，预示着实际应用中催化剂的催化活性的提高。但随着催化剂掺铁比例的进一步提高，Fe2O3，相的出现将导致光催化剂在长波处出现光伏响应，不利于催化剂光活性的提高。     

Nucleation and growth behavior for GaN grown on (0001) sapphire via multistep growth approach

Formation and coalescence of GaN truncated three dimensional islands (TTIs) on (0001) sapphire are observed during growth of GaN using a close spaced metalorganic chemical vapor deposition reactor. To encourage formation of TTIs to occur uniformly over the buffer layer, growth conditions are chosen under which thermal desorption and/or mass transport of the buffer layer can be suppressed. During coalescence of TTIs, growth conditions that favor higher desorption of species on the GaN (0001) surface and incorporation on other planes are beneficial. Therefore, changing the growth conditions as the growth mode changes is effective to obtain both good crystallinity and flat surface morphology.     

MOCVD生长的InGaN薄膜中的相分离

利用X射线衍射(XRD)测量用MOCVD生长的In Ga N样品,观察到In N相.通过X射线衍射理论,计算得到In N相在In Ga N中的含量.通过退火和变化生长条件发现In N相在In Ga N薄膜中的含量与生长时N2 载气流量、反应室压力和薄膜中存在的应力有关.进一步的分析表明In Ga N合金中出现In N相的主要原因是相分离.     

衬底温度对常压MOCVD生长的ZnO单晶膜的性能影响

以H2O作氧源,Zn(C2H5)2作Zn源,N2作载气,在50mmAl2O3(0001)衬底上采用常压MOCVD技术生长出高质量的ZnO单晶薄膜.用X射线双晶衍射、原子力显微镜和光致发光技术对样品进行了综合表征,报道了ZnO单晶膜的(102)非对称衍射结果.研究结果表明,在500～700℃范围内随生长温度升高,ZnO薄膜的双晶摇摆曲线半峰宽增宽,表面粗糙度减小,晶粒尺寸增大,在衬底温度为600℃时生长的ZnO膜的深能级发射最弱.     

MOCVD生长Mg掺杂GaN的退火研究

用MOCVD技术在50mm蓝宝石衬底（0001）面上生长了GaN∶Mg外延膜，对样品进行热退火处理并作了Hall、双晶X射线衍射(DCXRD)和室温光致发光谱(PL)测试．Hall测试结果表明，950℃退火后空穴浓度达到5e17cm－3以上，电阻率降到2.5Ω·cm；(0002)面DCXRD测试发现样品退火前、后的半峰宽均约为4′；室温PL谱中发光峰位于2.85eV处，退火后峰的强度比退火前增强了8倍以上，表明样品中大量被H钝化的受主Mg原子在退火后被激活．     

GaN基侧向外延生长技术与特性研究

为解决目前外延生长技术存在的弊端,总结了新的侧向外延方法以减少GaN中的位错密度,提高晶体质量.主要研究了在蓝宝石图形衬底上侧向外延生长GaN的技术.用MOCVD侧向外延技术的方法获得了很少位错的生长在掩膜层上的GaN薄膜,晶体的质量得到了改善.X射线和TEM测试出掩膜层能够阻挡其下GaN层中的穿透位错继续向上传播,用这种方法能够有效地降低位错密度,但同时也引出了一些新的问题.