m面蓝宝石衬底上ZnO外延薄膜的性能

采用自行研制的CVD设备在m面蓝宝石衬底上成功生长了微米级的ZnO外延薄膜.采用X射线衍射(XRD)和双晶X射线摇摆曲线(DXRD)研究了所生长ZnO薄膜的结构特征.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了ZnO样品的截面,并测得其厚度.同时利用室温光致发光(PL)谱及霍尔(Hall)测试研究了ZnO外延薄膜的光学性质和电学性质.     

利用磁控溅射在GaN/蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜

Zinc oxide (ZnO) thin films were grown on n-GaN/sapphire substrates by radio-frequency (RF) magnetron sputtering. The films were grown at substrate temperatures ranging from 400 to 700 ℃ for 1 h at a RF power of 80 W in pure Ar gas ambient. The effect of the substrate temperature on the structural and optical properties of these films was investigated by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and photoluminescence (PL) spectra. XRD results indicated that ZnO films exhibited wurtzite symmetry and c-axis orientation when grown epitaxially on n-GaN/sapphire. The best crystalline quality of the ZnO film is obtained at a growth temperature of 600 ℃. AFM results indicate that the growth mode and degree of epitaxy strongly depend on the substrate temperature. In PL measurement, the intensity of ultraviolet emission increased initially with the rise of the substrate temperature, and then decreased with the temperature. The highest UV intensity is obtained for the film grown at 600 ℃ with best crystallization. oindent     

在c面蓝宝石上生长的InN外延薄膜中位错与极性的TEM研究

有关GaN和富Ga的InGaN薄膜中的位错和极性已有TEM研究，而InN和富In的InGaN薄膜却少见报道。研究InN薄膜中的缺陷和极性对生长高质量的InN薄膜很有意义。本文用TEM研究在c面蓝宝石上分子束外延生长的InN（760nm）／GaN（245nm）／AlN（14nm）薄膜中的穿透位错和极性。     

蓝宝石上横向外延GaN薄膜

在蓝宝石衬底上利用金属有机物气相外延(MOCVD)方法对横向外延(ELO)GaN薄膜的生长条件进行了研究.在蓝宝石衬底上利用化学腐蚀的方法刻饰出图案,再沉积低温GaN缓冲层作为外延层的子晶层,以降低外延层与衬底的晶格失配与热失配,制备出低位错密度的GaN外延层.分别利用X射线衍射、原子力显微镜及湿法腐蚀对外延层进行检测.     

蓝宝石上横向外延GaN薄膜

在蓝宝石衬底上利用金属有机物气相外延(MOCVD)方法对横向外延(ELO)GaN薄膜的生长条件进行了研究.在蓝宝石衬底上利用化学腐蚀的方法刻饰出图案,再沉积低温GaN缓冲层作为外延层的子晶层,以降低外延层与衬底的晶格失配与热失配,制备出低位错密度的GaN外延层.分别利用X射线衍射、原子力显微镜及湿法腐蚀对外延层进行检测.     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30. 旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜，讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.     

我国实现蓝宝石衬底ZnO二极管室温电致发光

由中科院长春光机所与厦门大学共同承担的国家自然科学基金重点项目“ZnO基单晶薄膜材料、物性及器件研究”，最近正式通过国家自然科学基金委信息科学部专家组的中期检查验收。该项且在国内率先获得了ZnO同质结的电致发光，并且在国际上首次实现了蓝宝石衬底生长的ZnO二极管室温电致发光，为今后ZnO蓝紫外发光和激光二极管的发展奠定了实验基础。     

磁控溅射法在LiNbO3衬底上制备ZnO薄膜及性能研究

采用磁控溅射法在(001)LiNbO3衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外一可见光谱仪和光致发光谱(PL)对ZnO薄膜的结构和光学性能进行了分析.结果表明,ZnO薄膜具有(002)的择优取向,退火后ZnO薄膜的(002)衍射峰的强度增强,半高宽减小,(002)峰向高角度方向移动.退火后样品可见光透过率增加,光学带隙发生红移.退火后的样品,紫外发光峰强度增强,可见光发光峰强度相对减弱.     

Si衬底的氮化处理对ZnO薄膜质量的影响

用氮化处理的方法对Si衬底的表面进行钝化,外延生长出高质量的ZnO薄膜。ZnO薄膜的质量通过X 射线(XRD)、阴极射线(CL)谱和光致发光(PL)谱来表征。氮化的作用主要表现在生长ZnO薄膜的XRD的半高宽由未经氮化的0.25°;减小为经氮化后的0.20°,CL谱的紫外发光增强,深缺陷发光变弱。这说明,在ZnO外延生长前,对Si表面的氮化是一种提高其质量的有效方法。并对氮化处理提高ZnO薄膜质量的机理进行了探索。     

高阻ITO基板上电化学沉积ZnO薄膜的研究

利用电化学沉积法,以65±1℃的0.1mol/LZn(NO3)2水溶液作为电解质溶液,在方块电阻为118Ω/□的氧化铟锡(ITO)玻璃基板上制备了ZnO薄膜。利用扫描电镜观察了ZnO薄膜表面形貌,结果表明随着电极电势的降低或沉积时间的增加,ZnO薄膜表面颗粒的六方形结构逐渐明显。利用X射线衍射技术分析了阴极电势和沉积时间对ZnO薄膜择优取向的影响,结果表明ZnO薄膜的(002)择优取向是随电极电势的下降而逐渐减弱的,而且随沉积时间的增加(002)择优取向也逐渐减弱。透射光谱测量表明,实验所获得的ZnO薄膜在可见光范围内是透光的,平均透过率高达80%～90%,不同阴极电势下的禁带宽度均为3.5eV左右,且在阴极电势为-2.5V时,禁带宽度随沉积时间的增加而逐渐减小。     

ZAO基底水热法制备ZnO纳米阵列及其形貌特征

采用水热法,在ZAO透明导电薄膜衬底上制备了不同形貌的ZnO纳米阵列.用SEM、紫外可见光分光光度计、四探针测试仪等测试手段对ZnO纳米阵列的形貌结构和物理特性进行了表征和测试.结果表明,不添加任何催化剂,0.075 M的乙酸锌水溶液中,90℃水温时可生长出形状规则的氧化锌纳米棒;相同的温度下,等摩尔浓度(0.05 M)的乙酸锌和六亚甲基四胺水溶液中,可生长出氧化锌纳米片阵列.光电性能测试表明所制备的ZAO/氧化锌纳米阵列具有良好的光透过性和导电性.     

衬底温度对ZnO薄膜特性的影响

用脉冲激光沉积(PLD)的方法制备ZnO薄膜。通过对薄膜的X射线衍射(XRD)测试,分析了不同衬底温度下薄膜的结晶状况;通过对薄膜的光致发光谱线的测试,分析了不同衬底温度下薄膜的光致发光状况,同时进行了薄膜表面结构的测试。结果显示,衬底温度为400℃的样品结晶质量较高,具有C轴的择优取向,同时发光性能达到相对优化。     

基片温度对脉冲激光沉积ZnO薄膜性质的影响

本文基于脉冲激光沉积(PLD)方法,利用光谱物理GCR-170型脉冲激光器Nd:YAG的三次谐波,实验上完成了在Al2O3(0001)基片上生长了ZnO薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)谱和光学透射谱对不同基片温度下沉积的ZnO薄膜的表面形貌和光学特性进行研究.结果表明,沉积时的基片温度对ZnO薄膜的结构和特性有显著影响.在基片温度为500℃时沉积的ZnO薄膜结构致密均匀,并表现出很强的紫外发射.通过紫外一可见透射光谱的测量,讨论了沉积时的基片温度对ZnO薄膜光学透射率的影响.     

衬底温度对ZnO薄膜晶体结构和迁移率的影响

衬底温度是影响ZnO薄膜特性的重要因素,可以在很大程度上改变薄膜的结晶结构,温度高低直接影响衬底表面吸附原子的表面迁移率,再蒸发和结晶情况.在室温下测量了不同温度生长的ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)曲线,探讨了最佳结晶质量所需的衬底温度.另外,从迁移率随温度的变化曲线上也得到同样的结果.     

非晶衬底上择优取向ZnO纳米晶薄膜的溶胶-凝胶法制备技术

使用一种新的溶胶-凝胶技术制备了ZnO固体薄膜,此技术的特点在于操作简单、环保、实用.此技术可在非晶基片(如玻璃、石英等)上制备c轴择优取向的大面积ZnO纳米晶薄膜.薄膜的红外透过率高,具备制作无机红外-紫外双色探测器的紫外光敏材料和光伏有机太阳能电池、有机红外探测器的透明导电电极等光电子器件的材料应用价值.     

Si基ZnO/Ga2O3氨化反应制备GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上先溅射ZnO缓冲层，接着溅射Ga2O3薄膜，然后ZnO／Ga2O3膜在开管炉中850℃常压下通氨气进行氨化，反应自组装生成GaN薄膜。XRD测量结果表明利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构的薄膜，利用傅里叶红外吸收光谱仪测量了薄膜的红外吸收谱，利用SEM和TEM观测了薄膜形貌，PL测量结果发现了位于350nm和421nm处的室温光致发光峰。     

衬底温度和溅射偏压对ZnO:Al透明导电膜结构和光电特性的影响

利用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底和7059玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的低电阻率的 ZnO:Al透明导电膜。研究了薄膜的结构和光电特性与衬底温度的关系,薄膜为多晶纤锌矿结构,垂直于衬底的 c 轴具有[002]方向的择优取向,薄膜的最低电阻率分别为 1.01×10–3ù·cm 和 8.48×10–4ù·cm,在可见光区的平均透过率分别达到了72%和 85%。并研究了溅射偏压对有机衬底 ZnO:Al 薄膜结构及光电特性影响,最佳负偏压为 60 V。