Zn0.85Co0.15O薄膜的制备及其结构分析

用电子束蒸镀方法在(100)单晶Si衬底上,生长Zn0.85Co0.15O薄膜,并研究了衬底温度对薄膜质量的影响,结果表明当衬底温度为400℃时,外延膜取向性最好,且其(002)衍射峰半高宽最窄(为0.4834°)。     

用热壁外延法在CaAs(100)上生长ZnSe薄膜

用封闭和开口两种热壁外延法在GaAs(100)衬底上生长ZnSe薄膜。着重讨论了这两种方法对所生长薄膜质量的影响。α台阶仪的测量、X-射线衍射结果和Raman光谱的分析等一致表明,当实验偏离严格热壁外延技术时,所长薄膜的质量明显下降。在源温Tso=700℃、壁温Tw=550℃、衬底温度Tsu=320℃时,用封闭(严格)的热壁外延法成功地长出质量较佳的ZnSe(100)单晶薄膜。XPS测量分析表明此单晶薄膜中Zn和Se的成分比为1:1。     

Ge基GaAs薄膜和InAs量子点MBE生长研究

采用分子束外延(MBE)法,在优化Ge衬底退火工艺的基础上,通过对比在(001)面偏<111>方向分别为0°、2°、4°和6°的Ge衬底上生长的GaAs薄膜,发现当Ge衬底的偏角为6°时有利于高质量GaAs薄膜的生长;通过改变迁移增强外延(MEE)的生长温度,发现在GaAs成核温度为375℃时,可在6°偏角的Ge衬底上获得质量最好的GaAs薄膜。通过摸索GaAs/Ge衬底上InAs量子点的生长工艺,实现了高效的InAs量子点光致发光,其性能接近GaAs衬底上直接生长的InAs量子点的水平。     

Si(111)衬底上3C-SiC的固源MBE异质外延生长

国内首次利用固源分子束外延(MBE)技术,在衬底温度为1100℃时,以Si(111)为衬底成功地外延生长出了3C-SiC单晶薄膜。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)以及原位反射高能电子衍射(RHEED)等手段研究了外延薄膜的晶型、结晶质量、外延膜与衬底的外延取向关系,并考察了薄膜制备过程中衬底的碳化对薄膜质量的影响。结果表明,外延膜与衬底晶格取向完全一致;碳化可以减小SiC和衬底Si之间的晶格失配、释放应力、引入成核中心,有利于薄膜单晶质量的提高;碳化温度存在最佳值,这一现象与成核过程有关。     

近空间升华法制备CdZnTe外延厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在GaAs(100)衬底上外延生长CdZnTe单晶厚膜,用化学腐蚀的方法去除掉GaAs(100)衬底后,对CdZnTe外延膜上、下表面的形貌、成分、结构以及电学性能进行了表征分析。SEM和EDS的结果表明,CdZnTe外延膜表面平滑致密且膜中成分分布较均匀;红外透过成像分析的结果表明,CdZnTe厚膜中无明显的Te夹杂相;X射线摇摆曲线、PL谱的结果表明,随着薄膜厚度的增加,CdZnTe外延膜中的晶体缺陷减少,应变弛豫,结晶质量提高,通过增加膜厚可以获得高质量的CdZnTe外延膜;电学测试表明,CZT外延膜的电阻率在1010Ω·cm数量级,且具有较好的光电响应特性,可用于高能射线探测。     

对向靶溅射高饱和磁化强度(Fe,Ti)-N薄膜

本实验用对向靶溅射仪分别在S(100),NaCl单晶衬底上成功地制备出具有高饱和磁化强度的(Fe,Ti)-N薄膜,研究了氮气分压和衬底温度对薄膜结构与磁性的影响.氮气分压为0.04～0.07 Pa,衬底温度为100～150℃时,有利于Fe16N2相的形成,在此条件下制备的(Fe,Ti)-N薄膜的饱和磁化强度为2.3～2.46T,超过纯Fe的饱和磁化强度值.     

NaCl(100)衬底上金外延生长的实验研究

本文报导了在NaCl(100)衬底上制备单晶金薄膜的实验过程,讨论了薄膜外延生长的有关实验条件,对检验薄膜有序结构及污染程度的方法也作了介绍。     

Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3双层薄膜的微观结构

采用脉冲激光沉积法在(001)LaAlO_3衬底上制备了Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜,利用透射电子显微镜对薄膜的微观结构进行了研究。结果表明,底电极La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3在LaAlO_3衬底上外延生长并形成立方-立方取向关系。不同于块体结构,LSCO薄膜发生了结构转变,形成一种氧缺位有序调制结构。整个薄膜由大量取向畴组成,其中包含一些层错与反相畴界等缺陷。生长温度为500℃时,Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3薄膜为柱状多晶结构;当温度升高至820℃时,薄膜为缺陷较少的单晶结构。     

电子束蒸镀纳米TiO_2薄膜结构、相组成及亲水性研究

利用电子束蒸镀技术在石英玻璃和单晶Si〈100〉上制备了纳米TiO2薄膜,研究了衬底温度和退火温度对其结构、相组成和亲水性能的影响。结果表明,衬底温度为40~240℃时,石英玻璃上制备的薄膜为无定型TiO2,单晶Si〈100〉上制备的薄膜为弱结晶性的金红石TiO2,两类薄膜的亲水性均很差。退火温度显著影响薄膜的相组成及亲水性能。石英玻璃上不同衬底温度制备的TiO2薄膜经550,650℃退火后均转变为锐钛矿TiO2,具有很好的亲水性能。单晶Si〈100〉上不同衬底温度制备的TiO2薄膜经550~950℃退火后,均由金红石和锐钛矿TiO2混晶组成,且随退火温度升高,薄膜中锐钛矿TiO2含量逐渐增加;随退火温度升高,衬底温度为40℃时制备的TiO2薄膜的亲水性能逐渐降低,而衬底温度为240℃时制备的TiO2薄膜的亲水性能逐渐增强。     

对向靶溅射高炮和磁化强度(Fe,Ti)-N薄膜

本实验用对向靶溅射仪分别在Si（100），NaCl单晶衬底上成功地制备出具有高炮和磁化强度的（Fe，Ti）－N薄膜，研究了氮气分压和衬底温度对薄膜结构与磁性的影响。氮气分压为0．04～0．07Pa，衬底温度为100～150℃时，有利于Fe_(16)N_2相的形成，在此条件下制备的（Fe，Ti）－N薄膜的饱和磁化强度为2．3～2．46T，超过纯Fe的饱和磁化强度值。     

衬底温度对Si(111)衬底上MBE异质外延3C-SiC薄膜的影响

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上异质外延生长3C-SiC单晶薄膜, 通过RHEED、XRD、AFM、XPS等实验方法研究了衬底温度对薄膜结构、形貌和化学组分的影响. 研究结果表明, 1000℃生长的样品具有好的结晶质量和单晶性. 在更高的衬底温度下生长, 会导致大的孔洞形成, 衬底和薄膜间大的热失配使降温过程中薄膜内形成更多位错, 从而使晶体质量变差. 在低衬底温度下生长, 由于偏离理想的化学配比也会导致薄膜的晶体质量降低.     

在GaAs(100)衬底上离化团束外延ZnSe单晶薄膜

ZnSe是一种理想的蓝紫色发光材料，用于制作发光器件有较大的应用前景，采用单源喷发、离化原子团束（ICB）技术在GaAs（100）上外延ZnSe单晶薄膜，并用电子能谱分析了外延薄膜的成分。用X射线衍射和RHEED研究了外延ZnSe单晶薄膜结构和外延质量。研究了淀积能量和衬底温度对薄膜质量的影响。得到了摆动曲线半高宽为133rad·s，并具有原子水平平整程度的ZnSe（100）单晶薄膜。外延薄膜存在0．2～0．4μm的应变过渡层，过渡层随淀积能量的增大而变薄。     

不同衬底上低温生长的ZnO晶体薄膜的结构及光学性质比较

采用电子束反应蒸发方法,在单晶Si（001）及玻璃衬底上低温外延生长了沿C轴高度取向的单晶ZnO薄膜,并对沉积的ZnO晶体薄膜的结构和光学性质进行了分析比较。通过对ZnO蒲膜的X射线衍射（XRD）分析及光致荧光激发谱（PLE）测量,研究了衬底材料结构特性、生长温度及反应气氛中充O2对ZnO薄膜的晶体结构和晶体光学吸收特性的影响。结果表明：①衬底温度对沉积的ZnO薄膜的晶体结构影响显,玻璃衬底上生长ZnO薄膜的最佳温度比Si(001)衬底上生长的最佳温度要高70℃;②虽在最佳生长条件下获得的ZnO薄膜的的XRD结果（半高宽和衍射强度）相近,但光学吸收特性有较大差异,Si(001)衬底上生长的ZnO薄膜优于玻璃衬底上生长的ZnO薄膜;③反应气氛中的O2分压对XRD结构影响不大,但对PLE谱影响显,充O2后能明显改善吸收边特性。     

MOCVD法在MgO(100)衬底上生长m面ZnMgO薄膜

本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在MgO(100)衬底上成功生长了非极性的m面(1010)ZnMgO薄膜。研究了衬底温度对ZnMgO薄膜生长取向的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明当衬底温度为400℃时可以获得单一取向的m面ZnMgO薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)观察到ZnMgO薄膜表面平整,由条纹状结构组成。透射电子显微镜(TEM)分析进一步证明ZnMgO为具有m面取向的单晶薄膜。X射线光电子能谱(XPS)定量分析表明ZnMgO薄膜中Mg含量为3at.%。     

用于制备具有超光滑表面异质集成4英寸硅基砷化镓薄膜的高效离子剥离技术（英文）

在Si衬底上将单晶GaAs薄膜与其进行异质集成有望为硅基光电集成提供新的材料平台.本文基于对GaAs材料剥离机理的分析阐述,优化了GaAs薄膜转移工艺的离子注入条件.结果表明,相比于He离子单独注入,由于较小的热预算和注入后相对更低的缺陷密度, He/H离子共注入对于GaAs薄膜转移更高效.以Al₂O₃为键合介质层,通过优化的离子剥离技术成功地将4英寸GaAs薄膜转移到Si(100)衬底上.探索了包括化学机械抛光、臭氧辐照氧化和KOH清洗的表面处理工艺,以将转移后GaAs薄膜的表面质量提高到可以高质量外延的水平.在400°C退火1 h后,转移的GaAs薄膜单晶质量进一步提高, X射线摇摆曲线的半峰全宽仅为89.03 arcsec.     

不同衬底上低温生长的ZnO晶体薄膜的结构及光学性质比较

采用电子束反应蒸发方法,在单晶Si(001)及玻璃衬底上低温外延生长了沿c轴高度取向的单晶ZnO薄膜,并对沉积的ZnO晶体薄膜的结构和光学性质进行了分析比较。通过对ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)分析及光致荧光激发谱(PLE)测量,研究了衬底材料结构特性、生长温度及反应气氛中充O     

MBE生长GaAs薄膜表面形貌的RHEED图样研究

本文通过在GaAs(100)单晶衬底上MBE生长GaAs过程中形成的RHEED衍射图样,对GaAs薄膜的表面形貌进行研究。分析GaAs表面粗糙和生长时不发生RHEED强度振荡的原因。讨论在生长GaAs时出现In(Ga)As/GaAs(100)体系的RHEED衍射图样这种异常现象的原因。     

激光脉冲外延生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜及其特性研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极并外延生长(100) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜,系统研究了生长温度对PZT外延结构和电学特性的影响.研究发现当生长温度高于550℃时即可得到外延(100)PZT薄膜.在对所制备的PZT薄膜的结构和性能测试表明,650℃下生长的PZT薄膜外延性最佳,并且表现出优异的介电和铁电性能,介电常数ε、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为900、26.5 μC/cm2和52.1kV/cm.试验还证实这种外延PZT薄膜具有优良的抗疲劳特性,可用于铁电存储器的制备中去.     

衬底温度对碲化镉薄膜性质及太阳电池性能的影响

蒸汽输运法是制备高质量且大面积均匀的CdTe薄膜的一种优良的方法。采用自主研发的一套蒸汽输运沉积系统制备了CdTe多晶薄膜, 并研究了衬底温度对CdTe薄膜性质及太阳电池性能的影响。利用XRD、SEM、UV-Vis和Hall等测试手段研究了衬底温度对薄膜的结构、光学性质和电学性质的影响。结果表明, 蒸汽输运法制备的CdTe薄膜具有立方相结构, 且沿(111)方向高度择优。随着衬底温度的升高(520℃~640℃), CdTe薄膜的平均晶粒尺寸从2 μm增大到约6 μm, CdTe薄膜的载流子浓度也从1.93×10¹⁰ cm^-3提高到2.36×10¹³ cm^-3, 说明提高衬底温度能够降低CdTe薄膜的缺陷复合, 使薄膜的p型更强。实验进一步研究了衬底温度对CdTe薄膜太阳电池性能的影响, 结果表明适当提高衬底温度, 能够大幅度提高电池的效率、开路电压和填充因子, 但是过高的衬底温度又会降低电池的长波光谱响应, 导致电池转换效率的下降。经过参数优化, 在衬底温度为610℃、无背接触层小面积CdTe薄膜太阳电池的转换效率达到11.2%。     

衬底温度对钇稳定氧化锆薄膜择优生长的影响

使用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上沉积钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜,用XRD分析薄膜的结晶取向,SEM和AFM观测薄膜表面形貌,研究了在200-650℃的不同衬底温度下薄膜的择优生长.结果表明:衬底温度较低的YSZ薄膜为非晶组织,衬底温度为300-500℃时YSZ晶粒以表面能低的(111)面首先择优生长,衬底温度超过550℃后晶粒活化能提高而使表面能较高的(100)晶粒择优生长.YSZ薄膜是典型的岛状三维生长模式,较高的衬底温度有利于原子在衬底表面迁移和重排结晶长大.同其它沉积技术相比,用PLD技术能在比较低的衬底温度下在Si(100)表面原位外延生长出较高质量的YSZ薄膜.