快速热处理对磁控溅射VO2薄膜光电特性的影响

采用反应磁控溅射法制备二氧化钒(VO2)薄膜,并对其进行快速热处理(RTP)。主要研究500℃快速热处理10、15、20s工艺条件下VO2薄膜结晶状况和光电性能的变化。在20℃～80℃温区内,应用四探针薄膜电阻测试方法和太赫兹时域频谱技术(THz-TDS)测量了各样品的电学相变特性和光学相变特性。结果表明,经过快速热处理的样品电学相变幅度均达到了2个数量级以上;THz波的透射率在半导体-金属相变前后的最大变化达到了57.9%。同时发现,热处理500℃,10s时VO2的电学和光学相变幅度相对要大,当热处理时间达到15s左右时薄膜的相变幅度变化不再明显。快速热处理时间的长短对热致相变温度点的影响较小,但热致电学相变和光学相变的相变温度点不同:光学相变的温度为60℃左右,电学相变温度则在56℃附近。     

不同升温热处理方式二氧化钒薄膜的制备与光学相变性能

采用双离子束溅射方法制备氧化钒薄膜,分别利用常规和快速两种升温方式对氧化钒薄膜进行热处理,利用傅里叶变换红外光谱技术对热处理后氧化钒薄膜的变温光学透射性能进行测试,并对5μm波长处透过率随温度的变化曲线进行相变特性分析.实验结果表明,经过常规和快速升温热处理后均获得了二氧化钒薄膜;快速升温热处理后得到的薄膜中二氧化钒晶粒较小,尺寸分布均匀;而常规升温热处理后的二氧化钒薄膜中晶粒尺寸分布较宽、常规和快速升温热处理后,氧化钒薄膜的光透过率均存在可逆突变特性,变化幅度均超过60%.相变性能分析结果表明,快速升温热处理获得的二氧化钒薄膜相变持续的温度宽度较大,光学相变温度为63.74℃,高于常规升温热处理的60.31℃.     

热处理时间对氧化钒薄膜相变性能的影响

采用直流磁控溅射的方法在普通玻璃上制备了低价的氧化钒薄膜,在氧气和氩气混合气氛中,对所制备的薄膜进行不同时间的热处理,得到具有相变特性的VO2薄膜。分别利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)分析了薄膜的组分、结晶结构和表面形貌,利用四探针法测试了薄膜的电阻。结果表明:热处理前的氧化钒薄膜主要成分为V2O3,经过热氧化处理后,低价的氧化钒被氧化,薄膜中VO2含量增加,薄膜发生金属-半导体相变,其中450℃、2h为最佳处理参数,其电阻相变幅度超过2个数量级,薄膜的相变温度仅为30℃。     

热致NiOx薄膜的结构和光学性质变化

利用直流磁控反应溅射技术制备了氧气和氩气的分压比为5∶100的NiOx薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和光谱仪研究了热处理对薄膜的微观结构和光学性质的影响,并对沉积态薄膜的粉末进行了热分析。沉积态的NiOx薄膜在262℃时开始分解,导致NiOx薄膜的透过率增加和反射率降低。X射线衍射和示差扫描量热曲线(DSC)分析表明,在热处理过程中并无物相的变化,光学性质的变化是由于NiOx薄膜热分解引起薄膜表面形貌发生变化而引起的。通过Kissinger公式计算出热分解所需克服的活化能为230.46kJ/mol,显示出很好的热稳定性。NiOx薄膜的热稳定性和热处理前后在波长为405nm处高的反射率差值,使其很有可能成为可录蓝光光盘的记录介质。     

磁控溅射结合快速热处理制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射结合快速热处理工艺制备了具有金属-半导体相变特性的氧化钒(VOx)薄膜。利用XRD,XPS和SEM对薄膜结晶结构、薄膜中V的价态与组分及表面微观形貌进行分析,利用四探针测试法及太赫兹时域频谱系统对薄膜的电学和光学特性进行测量。结果表明:新制备VOx薄膜以非晶态V2O5为主;350℃,30 s快速热处理后,薄膜中V的整体价态降低,表面颗粒分布更加致密;500℃,30 s快速热处理后,薄膜中VO2(002)向单斜结构的VO2(011)转变,VO2(011)占主要成分,薄膜显示出明显的金属-半导体相变特性,方块电阻下降达到3个数量级,太赫兹透过率下降接近70%,热致相变性能良好。     

过渡金属氧化物半导体薄膜的光子学特性及其应用

本文概述了３ｄ族过渡金属氧化物半导体光电子薄膜的特性及其应用。由于这些氧化物半导体薄膜的特殊结构使它们具有结构相变、导电相变或磁性相变，并且在相变前后的光学、电学和磁学性质发生跃变，使它们成为制备相变型光盘介质的极有价值的材料，另外，因其具有宽的禁带和明显变化的光电导特性，所以在可见光和近紫外光探测及太阳能电池等方面显示了极大的应用前景。     

热处理对SiO2薄膜折射率和吸收特性的影响分析

采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,并通过椭偏光谱法和表面热透镜技术研究了热处理对其光学特性的影响。热处理对离子束溅射SiO2薄膜折射率影响较大,随着热处理温度增加,SiO2薄膜折射率先减小后增大,当热处理温度为550 ℃时,折射率达到最小。经过热处理后,SiO2薄膜的弱吸收均得到了降低,在2 ppm(1 ppm=10-6)左右,当热处理温度为550 ℃时,获得的SiO2薄膜弱吸收最小仅为1.1 ppm。实验结果表明:采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的折射率和吸收特性。     

改变VO_2薄膜光学性能的低注量电子辐照方法

利用能量为 0 8MeV ,注量为 10 12 /cm2 的低注量电子束辐照VO2 薄膜 ,发现低注量电子辐照显著提高VO2 光学性能的温度响应速度 ,并引起薄膜相变过程中的热滞回线宽度变窄 ,但没有对相变温度点造成明显影响 ;通过对比辐照前后样品 370～ 90 0nm的吸收和透射性能 ,表明辐照后吸光度下降、透射率增加 ,在相变过程中四方相附近出现透射、吸收特性的非稳变化现象 ;利用X射线衍射 (XRD)及拉曼光谱对辐照前后样品进行分析 ,显示低注量电子辐照引起薄膜结构的变化 ,并且引起拉曼振动峰位的改变     

酞菁氧钛薄膜光学常数的测量研究

使用M-2000UI型宽光谱可变入射角椭偏仪,对在单晶硅片上真空蒸镀的酞菁氧钛(TiOPc)薄膜的光学性质进行了研究.在248～1650 nm(0.75～5 ev)的范围内分别使用柯西模型、逐点拟合模型、洛伦兹模型和高斯模型对测得的椭偏光谱进行拟合分析,获得了TiOPc薄膜的折射率、消光系数和复介电常数.通过比较,我们发现高斯模型拟合的均方差较小,拟合数据和测试数据重合度好,而且拟合得到的光学常数的图线光滑连续,因此认为高斯模型最适用于描述TiOPc薄膜的光学性质.由高斯模型拟合所得的消光系数推出了TiOPc薄膜的吸收谱,结果发现TiOPc薄膜存紫外可见近红外区有一系列的吸收峰,分析了其电子结构及吸收谱成因,并由吸收谱推算了其光学禁带宽度.     

集成电路镍铬薄膜的电阻特性与热处理效应

在利用磁控溅射方法制作用于ＩＣ的镍铬薄膜电阻过程中，发现在对薄膜热处理时薄膜的电阻特性发生了有规律的变化，这种变化不是单纯的线性增大或减小。针对这种现象，我们经过分析认为，由于金属膜薄的电阻率不同于块状金属的电阻率，已不是定值，它与金属膜厚有着一定的关系，而热处理所产生的凝聚效应、氧化效应、和稳态效应对不同厚度的薄膜电阻率的影响程度是不一样的，因此电阻经热处理后的变化值最终表现出不同的变化趋势。这一现象的发现对我们今后在ＩＣ镍铬合金薄膜电阻的设计优化方面具有较高的参考意义。     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶旋转涂膜工艺,在普通玻璃基片上制备了掺锡氧化铟(ITO)纳米透明导电薄膜。采用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同Sn掺杂量、不同热处理温度和热处理时间以及不同涂层对薄膜光学和电学性能的影响。结果表明薄膜的方块电阻随Sn掺杂量的增大和热处理温度的升高先降低后增加,在适宜的温度范围内薄膜在可见光区平均透过率随热处理温度升高而增加。在一定的温度下,随着热处理时间的延长,ITO薄膜的方块电阻先降低后增加,透射率先增加后降低。在最佳工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备的ITO薄膜平均可见光透过率达86%,薄膜方阻为322Ω/□。     

锰掺杂对钛酸锶铅铁电薄膜带-带跃迁和带尾吸收特性的影响

通过透射光谱研究了锰掺杂量对钛酸锶铅铁电薄膜光学特性尤其是带-带跃迁和带尾吸收特性的影响,并利用柯西色散关系获得了光学透明区的光学常数.研究表明:随着锰掺杂量的增加,钛酸锶铅铁电薄膜的禁带宽度减小而带尾能增加.禁带宽度随锰掺杂的收缩可以归因为锰3d轨道降低了导带底的能级及掺杂后晶格的减小.掺杂锰离子的随机占位和非等价掺杂后氧空位浓度的增加则是导致局域带尾态拓宽的主要原因.     

脉冲激光沉积法制备氧化锌薄膜

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良的晶格、光学和电学性能,其显著的特点是在紫外波段存在受激发射。利用脉冲激光沉积法(PLD)在氧气氛中烧蚀锌靶制备了纳米晶氧化锌薄膜,衬底为石英玻璃,晶粒尺寸约为28-35 nm。X射线衍射(XRD)结果和光致发光(PL)光谱的测量表明,当衬底温度在100-250℃范围内时,所获得的ZnO薄膜具有c轴的择优取向,所有样品的强紫外发射中心均在378-385 nm范围内,深能级发射中心约518-558 nm,衬底温度为200℃时,得到了单一的紫外光发射(没有深能级发光)。这归因于其较高的结晶质量。     

不同方法制备的Ta2O5薄膜光学性能和激光损伤阈值的对比分析

采用电子束蒸发(EBE)和离子柬溅射(IBS)制备了不同的Ta2O5薄膜,同时对电子束蒸发制备的薄膜进行了退火处理.研究了制备的Ta2O5薄膜的光学性能、激光损伤阈值(LIDT)、吸收、散射、粗糙度、微缺陷密度和杂质含量.结果表明,退火可使电子束蒸发制备的薄膜的光学性能得到改善,接近离子柬溅射的薄膜的光学性能.电子束蒸发制备的薄膜的损伤阈值较低的主要原因在于吸收大,微缺陷密度和杂质含量高,而与薄膜的散射和粗糙度关系不大.退火后薄膜的吸收和微缺陷密度都明显降低,损伤阈值得到提高.退火后的薄膜损伤阈值仍然低于溅射得到的薄膜损伤阈值是因为退火并不能降低膜内的杂质含量,因此选用高纯度的蒸发膜料和减少电子柬蒸发过程中的污染有可能进一步提高薄膜的损伤阈值.     

Electrical and optical properties of ZnO/Si heterojunctions as a function of the Mg dopant content

Undoped and Mg-doped ZnO thin films prepared by a sol–gel process were deposited on p-Si and glass substrates via spin coating. The electrical and optical properties of the films were investigated. Atomic force microscopy images revealed that the ZnO films are formed from fibers consisting of nanoparticles. The electrical conductivity mechanism of the films was investigated. The I–V characteristics of Al/ZnO/p-Si samples showed rectification behavior with a rectification ratio that depended on the applied voltage and the Mg doping ratio. ZnO/p-Si heterojunction diodes exhibited non-ideal behavior with an ideality factor greater than unity that could be ascribed to the interfacial layer, interface states, and series resistance. The barrier height for undoped and Mg-doped ZnO/p-Si diodes was in the range 0.78–0.84 eV. The results demonstrate that the electrical properties of ZnO/p-Si heterojunction diodes are controlled by the Mg dopant content and suggest that the optical bandgap of these ZnO films can be tuned using the Mg level.     

氧分压对ZnO薄膜结构与光学性能的影响

采用直流磁控溅射法在不同氧分压下制备了ZnO薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、荧光分光光度计、紫外-可见分光光度计对样品进行检测.实验表明,氧分压对ZnO薄膜的结构与光学性能影响很大.在样品的光致发光谱中,均只发现了520 nm附近的绿色发光峰,该峰随着氧分压的增大而增强.不同氧分压制备的ZnO薄膜中,氧分压为0.25Pa的样品结晶性能最好,透过率最高.     

掺氧多晶硅(SIPOS)薄膜结晶学性质研究

本文用XRD,RHEED和SEM对LPCVD掺氧多晶硅的结晶学性质进行了研究.结果表明,对于含氧量为8～37at%预淀积SIPOS薄膜其结构呈无定形.当进行高温热退火(T_a≥900℃)时,薄膜经历了一个再结晶过程.晶粒度的大小与退火条件有关;而修氧多晶硅中的含氧量对再结晶过程具有抑制作用.     

硒化镉纳米粒子与碘化三甲氨基苯基卟啉钻复合膜光学性能研究

为了探索CdSe纳米粒子合成的最佳条件及其与碘化三甲氨基苯基卟啉钴（CoTAPPI）复合膜的光学性能，采用湿化学法合成了CdSe纳米粒子；利用逐层沉积法组装了CdSe—CoTAPPI复合膜。用紫外-可见吸收光谱监测了成膜过程。利用荧光光谱比较系统地研究了聚苯乙烯磺酸钠（PSS）、放置时间、热处理、紫外光照射等条件对复合膜发光性能的影响，结果发现复合膜的发光性能相对于单一组份的CASe纳米粒子和CoTAPPI都有很大程度改变。     

Growth orientation and superconducting properties of YBa2Cu3OT-8 films prepared by the low-fluorine sol-gel process

YBa2Cu3O7-δ(YBCO) films were deposited on (100)-oriented LaAlO3 (LAO) single crystal substrates by the dip-coating process using low-fluorine solution. Their microstructures were characterized with the aid of X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. Their supercon-ducting properties were measured by the standard four-probe method. The experiment results show that the film obtained under high enough humidity conditions exhibits better c-axis texture and superconducting properties than the film under a relatively low humidity conditions. Based on the classical nucleation and chemical reaction thermodynamics theory, the underlying crystalline and growth mechanisms of YBCO films under certain humidity conditions are explained in combination with our experimental results. It is suggested that the unreacted intermediate phases such as BaF2 and CuO aggregated in the YBCO grain boundary will cause lattice distortion in the YBCO matrix and further induce the formation of a-axis oriented YBCO grains as crystallization proceeds. Therefore, it is believed that the relative content of water vapor within the heat-treatment atmosphere plays quite an important role in the preparation of c-axis oriented YBCO film with good superconducting properties.