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50mm Al2O3(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.     

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.     

蓝宝石上AlN基板的MOCVD外延生长

结合 AlN 成核缓冲层技术和NH3流量调制缓冲层方法,采用 MOCVD 在(0001)面蓝宝石衬底上生长了 AlN 基板,用扫描电镜、原子力显微镜及 X 射线衍射仪对样品进行了表征,结果表明基板无裂纹,其平均粗糙度为0.35 nm,(0002)和(1012)回摆曲线 FWHM 分别为 37"和712".详细论述了AlN基板的生长模式、位错行为和应力释放途径.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

生长温度对MOCVD外延生长InGaN的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在GaN/蓝宝石复合衬底上生长了InGaN薄膜,并研究了生长温度对InGaN薄膜的In组分、结晶品质和发光特性的影响.实验中发现随着生长温度的降低,InGaN薄膜中的In组分提高,但结晶品质显著下降.X射线衍射(XRD)联动扫描的结果显示即使在In组分增大至0.57时也没有发现相分离现象,光致发光(PL)谱测量的结果表明InGaN薄膜的PL峰位随着In组分升高而向低能方向移动,半高宽随着In组分增加而增加.     

应用厚缓冲层实现蓝宝石上高质量AlN外延层的MOCVD生长

在蓝宝石衬底上采用由低温AlN成核层、中温AlN生长层、温度渐变AlN生长层和高温AlN生长层组成的厚三维生长缓冲层来实现AlN外延层位错密度的减少和应力的释放.用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)及X射线衍射仪对样品进行了表征,结果表明所生长外延层表面无裂纹,并显示出清晰的阶梯流表面形貌,其平均粗糙度为0.160 nm,KOH腐蚀坑密度为5.8×108 cm-2,(0002)和(10-12)回摆曲线FWHM分别为210”和396”.详细论述了AlN外延层的生长模式、位错行为和应力释放途径.     

常压MOCVD生长的ZnO薄膜的电学性能

利用常压MOCVD法在蓝宝石(0001)衬底上沉积了非故意掺杂ZnO单晶薄膜．用Van der Pauw法测量了其从15K到室温的载流子浓度和霍耳迁移率，并用双层结构单施主模型对载流子浓度和迁移率进行了拟合分析．研究表明：ZnO薄膜浅施主能级为20.4meV，温度较低时，以电离杂质散射为主，温度较高时，以极性光学波散射为主．     

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．     

生长温度对L-MBE制备的ZnO薄膜性能的影响

在蓝宝石C面上利用激光分子束外延(L-MBE)的方法,分别在250、300、350、400和450 ℃下生长了高度C轴取向的ZnO薄膜,并对样品进行了X射线衍射、光致发光谱及反射式高能电子衍射的分析.测试结果表明,较低温度时,随着生长温度的升高,薄膜的结晶及发光性能得到提高;但是当温度进一步升高,却有所变差.这说明利用L-MBE系统制备ZnO薄膜存在一合适的温度范围,并对此机理进行了深入分析.     

MOCVD制备用于薄膜太阳电池的ZnO薄膜研究

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长技术,采用二乙基锌(DEZ)作Zn源和H2O作O源,使用B2H6 为掺杂气体,制备出了光电特性稳定的低电阻率、高透过率的ZnO薄膜。制备条件为:衬底温度160 ℃,DEZ的流量为342μmol/min,H2O流量为500μmol/min,反应气压为5×133.32 Pa,B2H6 流量为5 sccm,掺杂手段为气体掺杂。在薄膜面积为10 cm×10 cm、厚度为550 nm时,方块电阻为40Ω/□。透过率>85%。     

溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性

采用直流磁控溅射镀膜工艺在玻璃基片上沉积了具有良好c轴择优取向的znO薄膜.用组合式多功能光栅光谱仪测得透光率均在85%以上;用AXRF分析了退火前后薄膜的物相,并用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌.样品通过空气中退火,薄膜结晶质量明显提高,晶粒有所长大,取向更加一致.在室温下用荧光分光光度计分析了薄膜的发光特性,观测到明显的紫外光发射(波长为386 nm)和波峰为528nm的一"绿带"宽峰.紫外发射是由于导带和价带之间的电子跃迁,宽峰是源于晶体的缺陷.     

Ga掺杂ZnO薄膜的MOCVD生长及其特性

利用低压MOCVD技术在(0002)蓝宝石上外延获得高质量的ZnO∶Ga单晶薄膜,并研究了Ga的不同掺杂浓度对材料电学和光学特性的影响．当Ga/Zn气相摩尔比为3.2 at%时,ZnO(0002)峰半高宽仅为0.26°,载流子浓度高达2.47e19cm－3,透射率高于90%;当载流子浓度升高时,吸收边出现明显的Burstein-Moss蓝移效应．同时室温光致发光谱显示,紫外峰位随载流子浓度的增加而发生红移,峰形展宽,这和Ga高掺杂所引起的能带重整化效应有关．当Ga/Zn比达到6.3 at%时,由于高掺杂浓度下Ga的自补偿效应导致载流子浓度下降．     

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.     

退火温度对ZnO/PZT薄膜结构及电阻率的影响

采用射频反应磁控溅射法在Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了ZnO薄膜,利用X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔效应测试系统等对不同退火温度下制备薄膜的结构、形貌及电阻率等进行了分析表征。结果表明,退火温度600℃的ZnO薄膜(002)择优取向较好,晶粒大小均匀,表面平整致密。随着退火温度的增大,电阻率先下降后升高,600℃时ZnO薄膜电阻率达最小。