退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响。实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能。随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象。     

退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响.实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能.随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象.     

离子束增强沉积Al-N共掺杂ZnO薄膜的制备

用Al2O3粉体与ZnO粉体均匀混合,压制成溅射靶。在Si和SiO2/Si衬底上,用离子束增强沉积(IBED)方法对沉积 膜作Ar+/N+注入,制备Al-N共掺杂氧化锌薄膜(ANZO)。在氮气氛中作适当的退火,可以方便地获得取向单一、结构致 密、性能良好的共掺杂ZnO薄膜。探索用IBED方法在Si和SiO2衬底上制备优质掺杂薄膜的可能性。初步研究了ANZO共掺 杂薄膜的结构、电学和光学性能。     

衬底温度和氧分压对ZAO薄膜结构 及光学性能的影响

采用直流磁控溅射技术,以氧化锌铝陶瓷靶为靶材,在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al(ZAO)薄膜,研究了不同工艺参数对薄膜晶体结构及光学性质的影响.实验结果表明:ZAO薄膜具有六角纤锌矿结构且呈c轴择优取向,晶粒垂直于衬底方向柱状生长,衬底温度和氧分压对薄膜的结构和光学性能有重大影响.在衬底温度为200 ℃、氧氩分压比为1%时,薄膜结晶性能最好,平均透射率可达86.5%.     

超声喷雾热分解制备ZnO薄膜及其光学性能的研究

以醋酸锌水溶液为前驱体,采用超声喷雾热分解方法在普通玻璃衬底上沉积了ZnO薄膜,以X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和紫外-可见光分光光度计（UV—Vis）等手段对所得ZnO薄膜的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了分析,着重考察了衬底温度、衬底与喷嘴之间的距离、生长时间对ZnO薄膜晶体结构和光学性能的影响。结果表明,衬底温度大于450℃,载气流量为4L／min,衬底与喷嘴之间的距离为6cm,生长时间为30min下所得的ZnO薄膜较好,衍射峰较强,表面均匀致密,在可见光区域透过率为80％以上。     

直流溅射ZnO导电靶制备ZnO:Al透明导电薄膜

利用直流(DC)磁控溅射导电率良好的ZnO:Al陶瓷制备ZnO:Al透明导电薄膜。在不同的温度下对靶的溅射得到的薄膜进行X-ray、AFM、霍尔系数的测量等的分析,研究了溅射温度对膜的薄膜结构电学和光学性能的影响。制得的薄膜均为(002)面的单一择优取向,且当温度为300℃时,有最低的电阻率为6.33×10-4Ωcm。薄膜在可见光部分的透射率都在80%以上。     

沉积温度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用RF磁控溅射法，在单晶硅衬底上生长出高质量的（002）晶面取向的ZnO薄膜．利用X射线衍射分析（XRD）、原子力显微镜（AFM）、光栅光谱仪等技术研究了沉积温度对ZnO薄膜的结构、应力状态、表面形貌和发光性能的影响．研究结果表明，在射频功率为100W时所制备的ZnO薄膜当沉积温度为500℃时能获得最佳的c轴取向和最小半高宽，此时ZnO薄膜具有较小的压应力和较好的紫外发光性．     

退火温度对Al掺杂ZnO薄膜结构和性能的影响

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上制备了ZnO:Al(ZAO)薄膜样品。其他参数不变,在不同的温度下对样品进行了退火处理,研究了薄膜的结构性质、电学和光学性质随退火温度的变化关系。实验结果表明:在退火温度为200℃时,ZAO薄膜具有较优的光电性能,其电阻率为9.62×10-5.cm,可见光区平均透射率为89.2%。     

MPECVD法在抛光石英玻璃上沉积金刚石薄膜

采用微波等离子体增强化学气相沉积方法(MPECVD),利用氢气和甲烷混合气体,在抛光石英基片上低温沉积出金刚石薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼光谱仪(Raman)和傅立叶红外光谱仪(FTIR)对薄膜的表面形貌、颗粒尺寸、纯度和光学透过性能进行了表征。通过SEM发现,得到的金刚石薄膜的颗粒尺寸为0.2~0.3μm,形核密度超过109cm-2,从薄膜形貌可以发现,较高温度有利于提高薄膜的生长速率和颗粒尺寸的均匀性。通过拉曼光谱和红外透射光谱分析发现,较高温度下沉积的薄膜具有较高的金刚石相含量,薄膜的光学透过性能也相对较好。     

离子束增强沉积Al-N共掺杂ZnO薄膜的制备

用Al2O3粉体与ZnO粉体均匀混合，压制成溅射靶。在Si和SiO2／Si衬底上。用离子束增强沉积（IBED）方法对沉积膜作Ar^＋／N^＋注入，制备Al-N共掺杂氧化锌薄膜（ANZO）。在氮气氛中作适当的退火，可以方便地获得取向单一、结构致密、性能良好的共掺杂ZnO薄膜。探索用IBED方法在Si和SiO2衬底上制备优质掺杂薄膜的可能性。初步研究了ANZO共掺杂薄膜的结构、电学和光学性能。     

Al掺杂对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

研究了Al掺杂对采用直流磁控溅射方法制备的ZnO薄膜结构及光学性能的影响。X射线衍射结果揭示薄膜具有良好的C轴择优取向生长特性,同时,衬底温度对它们的透射谱和荧光谱有着明显影响,所有薄膜都有大于86%的可见光透过率和陡峭的本征吸收边,但ZAO薄膜的光学透过率略低。Al掺杂导致了更宽的光学带隙,光致发光光谱显示ZnO具有较强的近带本征吸收峰和深能级发射峰,但Al掺杂使得深能级发射峰降低。随着衬底温度的升高,近带边吸收峰蓝移,与光学带隙Eg变化趋势一致。     

氧化铝缓冲层对ZnO薄膜性质的影响

采用反应磁控溅射的方法在石英衬底上制备了一层AI2O3薄膜,并将其作为后续ZnO薄膜生长的缓冲层.然后,采用反应磁控溅射的方法在AI2O3缓冲层上制备了ZnO薄膜.对比研究了引入Al2O3缓冲层前后,ZnO薄膜的结构和光学特性.通过引入Al2O3缓冲层,发现ZnO薄膜样品的(002)方向X射线衍射峰的半峰宽(FWHM)明显减小,光致发光谱中与缺陷相关的可见发光峰强度明显减弱,吸收光谱中的吸收边变得更加陡峭.这些结果表明引入Al2Q3缓冲层后,ZnO薄膜的结构和光学特性得到了很大改善,为制备高质量ZnO薄膜提供了参考.     

Influence of argon gas pressure on the ZnO:Al films deposited on flexible TPT substrates at room temperature by magnetron sputtering

Aluminium doped ZnO thin films(ZnO︰Al) were deposited on transparent polymer substrates at room temperature by rf magnetron sputtering method from a ZnO target with Al2O3 of 2.0 wt%. Argon gas pressure varied from 0.5 Pa to 2.5 Pa with radio frequency power of 120 W. XRD results showed that all the ZnO︰Al films had a polycrystalline hexagonal structure and a (002) preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrate. The grain sizes of the films were 6.3-14.8 nm.SEM images indicated the ZnO︰Al film with low Argon gas pressure was denser and the deposition rate of the films depended strongly on the Argon gas pressure, increasing firstly and then decreasing with increasing the pressure. The highest deposition rate was 5.2 nm/min at 1 Pa. The optical transmittance of the ZnO︰Al films increased and the blue shift of the absorption edge appeared when the Argon gas pressure increased. The highest transmittance of obtained ZnO︰Al films at 2.5 Pa was about 85% in the visible region. The electrical properties of the films were worsened with the increase of the Argon gas power from 1 Pa to 2.5 Pa. The resistivity of obtained film at 1.0 Pa was 2.79×10-2 Ω·cm.     

Er／Yb／Al掺杂ZnO薄膜的结构与形貌研究

采用射频磁控溅射技术在室温下Si衬底上制备了ZnO薄膜和Er／Yb／Al掺杂的ZnO薄膜。通过对XRD的结构分析表明：未掺杂ZnO薄膜沿c取向性生长,掺杂ZnO薄膜偏离了正常生长,变为（102）取向性生长的纳米多晶结构;Er／Yb／Al掺杂的ZnO薄膜的晶粒尺寸随着Er元素含量的增多而减小。经AFM对其形貌分析表明：Er^3＋、Yb^3＋、Al^3＋的掺入引起了ZnO薄膜晶格场变化,使薄膜表面粗糙度变大。     

衬底和热处理温度对ZnO薄膜的微观结构的影响

采用Sol-gel法,在普通载玻片和Si（100）上使用旋转涂覆技术制备了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜。利用XRD和SEM研究了衬底和热处理温度对ZnO薄膜的物相结构、表面形貌和（002）定向性的影响。结果表明,sol—gel旋涂法制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,玻璃衬底上生长的ZnO薄膜为多晶形态,Si（100）衬底表现出更优取向生长特性。随着热处理温度的升高,c轴择优取向程度逐渐增强,晶粒尺寸逐渐增大,ZnO的晶格参数先增加后减小。当温度在700℃时长出明显的柱状晶粒。     

非晶态ZnO薄膜的微结构及光学性质

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了非晶态ZnO薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、扫描探针显微镜(SPM)研究了非晶态ZnO薄膜的晶相和微观形貌,用紫外-可见光光度计和荧光光度计研究了非晶态ZnO薄膜的光学特性。测试结果表明,XRD谱没有任何衍射峰,表明所制备的ZnO薄膜确实是非晶态;非晶态ZnO薄膜的表面平整、光滑,表面粗糙度均值为1.5 nm;在可见光区有很高的透过率,最高值为90%;光学带隙为3.39 eV;其PL谱显示在紫外区384 nm处有较强的紫外发射。     

(110)和(002)择优取向ZnO薄膜的制备及光学性能研究

运用射频溅射法在Si和LaNiO3/Si衬底上分别制备了高度(002)和(110)取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征,发现ZnO/LaNiO3/Si薄膜的(110)取向度高达96%,ZnO/Si薄膜为(002)择优取向,两种薄膜表面均致密平整,晶粒尺寸小于80nm.光致发光结果表明,ZnO/LaNiO3/Si薄膜的光致发光峰主要为带边发射的紫外光,而ZnO/Si薄膜的光致发光峰主要为过量氧导致的缺陷引起的缺陷发光峰.因此,采用LaNiO3薄膜作为ZnO在Si衬底上生长的过渡层,能够有效抑制缺陷发光,改善ZnO薄膜的发光性能.     

PECVD工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响

为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo-sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH4和N2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.     

Investigations of ZnO thin films deposited by a reactive pulsed laser ablation

Highly transparent ZnO thin films were deposited at different substrate temperatures by pulsed laser deposition in an oxygen atmosphere. The thin films were characterized by various techniques including X-ray diffraction, scanning electron microscopy, optical absorption, and photoluminescence. We demonstrated that oriented wurtzite ZnO thin films could be deposited at room temperature using a high purity zinc target. Variable temperature photoluminescence revealed new characteristics in the band edge emission. The underlying mechanism for the observed phenomena was also discussed.     

ZnO films on transferable and low thermal resistance graphite substrate grown by ultrasonic spray pyrolysis

ZnO thin films were deposited on graphite substrates by ultrasonic spray pyrolysis method with Zn(CH 3 COO) 2 ·2H 2 O aqueous solution as precursor. The crystalline structure, morphology, and optical properties of the as-grown ZnO films were investigated systematically as a function of deposition temperature and growth time. Near-band edge ultraviolet(UV) emission was observed in room temperature photoluminescence spectra for the optimized samples, yet the usually observed defect related deep level emissions were nearly undetectable, indicating that high optical quality ZnO thin fi lms could be achieved via this ultrasonic spray pyrolysis method. Considering the features of transferable and low thermal resistance of the graphite substrates, the achievement will be of special interest for the development of high-power semiconductor devices with suffi cient power durability.