Al掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜。用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量。实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在。AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大。随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大。随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小。因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4Ω.cm,载流子浓度可达1020cm-3。     

A1掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃基底上用Zn(99.99%)掺杂Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜.用X射线光电子能谱仪对退火处理后的薄膜进行了成分和元素的价态分析,并用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量.实验结果表明,Zn和Al元素都以氧化态的形式存在,O元素主要是以晶格氧和吸附氧的形式存在.AZO薄膜的电学性质受退火温度和氧氩比的影响较大.随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大.随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小.因此可得到用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳氧氩比和退火温度分别为0.3/27和400 ℃,在此条件下制备出的薄膜电阻率可低至10-4 Ω·cm,载流子浓度可达1020 cm-3.     

Al掺杂对ZnO薄膜形貌和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在FTO玻璃衬底上制备得到了不同Al掺杂浓度的ZnO薄膜(AZO)。利用XRD、FESEM、UV-vis和PL等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,合成的AZO薄膜均为六方纤锌矿结构且峰强随掺杂浓度的升高而减弱;同时,颗粒形貌由不规则向规则球形转变且尺寸逐渐减小;PL谱中的近紫外发射峰和晶格缺陷峰值随掺杂浓度的升高先增大后降低;由UV-vis吸收光谱可知,AZO薄膜在设定波长内的光吸收处于波动状态,且当Al掺杂浓度为3%时,光吸收强度最高,禁带宽度减小到3.12eV。     

Ge-SiO2薄膜的XPS研究

采用射频磁控溅射技术制备了Ge-SiO2薄膜，在N2气氛下进行300℃到1000℃的退火处理30分钟，对样品进行XPS分析，研究了在不同退火温度下薄膜样品的成分与化学状态，为进一步探讨薄膜的光致发光机理提供了依据。结合XRD谱图分析结构可发现，退火处理对纳米晶粒的形成与长大起着关键作用。随着退火温度的升高，样品中的Si向高价态转化，Ge则向低价态转化；GeO含量在800℃退火样品中为最大，高于800℃退火样品中急剧减少。     

B掺杂ZnO纳米薄膜的结构和光学特性研究

采用脉冲磁控溅射法制备了B掺杂ZnO(ZnO:B)纳米薄膜,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外分光光度计分别研究了薄膜的结构和光学特性。结果表明:ZnO:B为多晶纳米薄膜,具有六方钎锌矿结构,且薄膜沿着c轴取向择优生长;在可见光和近红外光谱区的透光性能良好,其中在可见光区的平均透光率大于84%,而在近红外区的透光率随着波长增加而逐渐降低至45%。运用逐点无约束最优化法分析计算了薄膜的光学常数,在可见光区,ZnO:B纳米薄膜的光学常数随波长的变化很小且数值基本恒定,折射率约为2.0,而在紫外区,光学常数随波长的变化显著。     

Al掺杂ZnO薄膜的表面形貌和光学性质

用原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪观察采用溶胶-凝胶法制备的Al掺杂ZnO薄膜的表面形貌、透射光谱和光致发光谱.结果表明,Al掺杂量为0.5at 9/6的ZnO薄膜经550℃退火处理后,粗糙度为1.817,Al掺杂量为1.0at%的ZnO薄膜经600℃退火处理后,粗糙度增大到4.625.样品在可见光范围内的平均透过率均大于80%.当激发波长为325 nm时,在397 nm(3.13 eV)附近出现紫外发光峰;当激发波长为360 nm时,在443 nm(2.80 eV)附近出现蓝色发光峰.探讨了样品的蓝光发光机制.     

RF磁控溅射功率对ZnO:Al薄膜结构和性能的影响

采用RF磁控溅射技术以ZnO:Al2O3(2 wt%Al2O3)为靶材在石英玻璃衬底上制备多晶ZnO:Al(AZO)薄膜,通过XRD、AFM、AES以及Hall效应、透射光谱、折射率等手段研究了RF溅射功率(50～300 W)对薄膜的组织结构和电学,光学性能的影响.分析表明:所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,并且通过对不同功率下薄膜载流子浓度与迁移率的研究发现对于室温下沉积的AZO薄膜,晶粒间界中的O原子吸附是影响薄膜电学性能的主要因素.同时发现当功率为250 W时薄膜的电阻率降至最低(3.995×10-3 Ω·cm),可见光区平均透射率为91%.     

衬底温度对Al2O3掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

以纯度为99.9％的陶瓷靶(w(ZnO)=98％,w(Al2O3)=2％)为溅射靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积制备了Al2O3掺杂的ZnO(AZO)薄膜.采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)仪等仪器,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能进行了测试,从薄膜生长方式和缺...     

硫化镉薄膜的XPS研究

用XPS分析了CdS薄膜的结构。硫化镉薄膜是用化学沉积法制备的胶体颗粒，然后再通过真空蒸发法在平面玻璃上形成的多晶薄膜。XPS分析表明CdS薄膜中的Cd3d和S2p峰值均比块状CdS向高能方向偏移了10eV。这主要是由于表面效应所致。     

ZnO纳米颗粒薄膜的制备及其光学特性

采用化学回流法制备了3种不同粒径的ZnO纳米颗粒,然后旋涂在ITO玻璃衬底上,形成样品a、b和c3种ZnO纳米颗粒薄膜.场发射扫描电子显微镜(FESEM)结果显示,3种样品晶粒都呈颗粒形状,形成的薄膜较平整,平均晶粒尺寸分别为(φ)5 nm、(φ)25 nm和(φ)40 nm.X线衍射(XRD)结果表明,ZnO纳米颗粒为多晶六方晶系纤锌矿结构.样品a、b在可见光区有很少的光吸收,在紫外光区有很强的吸收,而由于纳米颗粒的直径较大,样品c在紫外和可见光区都存在很强的吸收.室温下的光致发光谱表明,样品a有一个近带边(NBE)紫外发射峰和蓝光发射峰,样品b、c出现一很宽的深能级缺陷相关的可见光发光带,这说明3种薄膜都存在大量的本征缺陷.     

掺Al对ZnO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃片上制备了ZnO∶Al薄膜。通过XRD、UV透射谱和电学测试等分析方法研究了掺Al对薄膜的组织结构和光电性能的影响。分析表明:所制备的薄膜具有c轴择优取向,随着掺Al浓度的增加,(002)峰向低角度移动,峰强逐渐减弱。薄膜电阻率随掺Al浓度变化,当掺Al浓度为1.5%(摩尔分数),薄膜电阻率降至6.2×10-4Ω·cm。掺Al量的增加同时使得薄膜的禁带宽度变大,光吸收边出现蓝移现象。     

(Ni、Li)掺杂ZnO薄膜的制备及其性能

采用溶胶-凝胶技术和旋涂的方法,在Si(100)衬底上制备了Ni掺杂和(Ni、Li)共掺的3种ZnO薄膜(Ni0.10Zn0.90O、Ni0.10Li0.05Zn0.85O和Ni0.10Li0.10Zn0.80O)。X射线衍射分析表明,所有薄膜样品均为纤锌矿结构,未发现其他杂相。光致发光研究表明,(Ni、Li)共掺后出现了410nm左右的紫外发光峰,并随Li浓度的增加发光峰变强,该峰与Li杂质能级有关,同时观察到O2-空位引起的610nm和740nm的两个红色发光峰。薄膜中Ni离子为+2价,取代Zn离子的位置。掺杂的ZnO薄膜呈现室温铁磁性,单个Ni原子的饱和磁矩可达到0.210μB,掺入Li或在N2气氛中退火后,都导致单个Ni原子的饱和磁矩降低。铁磁性来源于电子调制的机制。     

氧压与ZnO薄膜发光特性的关系研究

在不同的环境氧压下用脉冲激光沉积方法在Si(111)衬底上生长了ZnO薄膜,以325 nm He-Cd激光器为激发源获得了薄膜的荧光光谱以研究其发光特性,用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的晶体结构和表面形貌,结果表明氧压在20 Pa和50Pa之间制备的ZnO薄膜具有良好的紫外发光特性和较好的晶体质量.分析了ZnO薄膜的发光机理,认为薄膜紫外峰源自自由激子复合发光,绿光峰的发光机制与锌位氧OZn关系密切,氧空位是蓝光发射的重要原因.     

同质缓冲层对ZnO薄膜光学性质的影响

利用射频磁控溅射技术,在单晶硅衬底上生长出高质量(0002)晶面取向的ZnO外延薄膜。通过XRD、AFM、吸收光谱、光致荧光发光谱的实验研究,发现加入适当厚度的、低温生长的ZnO同质缓冲层,可有效降低晶格失配和因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。在衬底温度200℃、沉积时间5min的ZnO缓冲层上,以450℃衬底温度溅射ZnO薄膜主层,得到的ZnO样品的晶体结构、表面形貌和光学性质均有较明显的改善。     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Al(ZAO)薄膜的光电特性

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了ZAO薄膜.在氮气气氛下进行退火处理,X射线衍射(XRD)谱表明ZAO薄膜具有六角纤锌矿的晶体结构.对ZAO薄膜的光电特性进行测量,结果显示薄膜的光致发光峰发生蓝移,喇曼光谱随A1掺杂浓度的变化发生相应的改变.薄膜的电导率在Al浓度为1%,700℃退火处理时达到最高值.     

Al掺杂半导体Mg2Si薄膜的制备及电学性质

采用磁控溅射方法和热处理工艺在Si衬底上制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,研究了不同Al质量分数对Mg2Si薄膜结构及其电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Al掺杂Mg2Si薄膜的晶体结构、表面形貌和电学性质进行表征和分析.结果表明:采用磁控溅射技术在Si衬底上成功制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,样品表面表现出良好的连续性,在Mg2Si (220)面具有择优生长性.随着质量分数的增加,结晶度先增加后降低,晶粒尺寸减小,且在Al质量分数为1.58％时结晶度最好.此外,样品电阻率也随着Al质量分数的增加逐渐降低,表明Al掺杂后的Mg2Si薄膜具有更好的导电性,这对采用Mg2Si薄膜研制半导体器件有着重要的意义.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的微结构与光学特性

研究了膜厚对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响。采用射频磁控溅射法在单晶硅(111)和玻璃基片上制备了不同厚度的ZnO薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜和紫外可见光谱对薄膜进行了表征。结果表明薄膜结晶性能良好,在(002)晶面具有明显的c轴取向。随着薄膜厚度的增加,透射率下降,吸收边红移,禁带宽度逐渐减小。