Al掺杂ZnO薄膜原子力显微图像的多重分形研究

用原子力显微镜观察溶胶-凝胶法制备Al掺杂znO薄膜的表面形貌,运用多重分形理论研究Al掺杂ZnO薄膜的原子力显微图像,多重分形谱可以很好地定量表征薄膜的表面形貌.结果显示:Al掺杂量为0.5 at.%的ZnO薄膜经550℃退火处理后,rms粗糙度为1.817,Al掺杂量为1.0 at.%的ZnO薄膜经600℃退火处理后,rms粗糙度增大到4.625,相应的分形谱宽△α从0.019增大到0.287,分形参数△f由-0.075变为0.124.     

氧含量对RF磁控溅射ZnO薄膜结构特性的影响

采用射频(RF)磁控溅射的方法,通过改变工作气氛中氩气和氧气的比例,在Si(100)衬底上沉积出具有高度C轴择优取向的ZnO薄膜.实验发现随着O2/(Ar+O2)比的增加,薄膜的沉积速率下降.O2/(Ar+O2)比对薄膜结晶状态有明显影响,O2/(Ar+O2)比约为0.45,薄膜结晶质量较好.     

立方ZnMgO基体中六方ZnO量子点的化学溶液制备技术

首次报道了利用相分凝技术在非晶石英衬底上立方ZnMgO基体中制备六方ZnO量子点的化学溶液方法.对所制备的ZnO/ZnMgO/SiO2进行了原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)、椭圆偏振光谱(SE)表征.XRD表征表明当六配位Zn2+以替位的形式取代六配位Mg2+时,会导致相同衍射条件下立方ZnMgO的2θ比立方MgO的2θ小.SE表征发现ZnO量子点的量子效应导致了ZnO量子点的激子吸收能(3.76eV)比ZnO体晶的能带隙(3.37 eV)大.AFM表征表明:导致薄膜的XRD的衍射峰、α吸收峰和PL发射峰皆很宽的部分原因是由于组成所制备薄膜的晶粒尺寸分散较大、形状不一引起的.     

Cu掺杂对ZnO量子点光致发光的影响

通过溶液法合成了Cu掺杂ZnO量子点。X射线衍射(XRD)和高分辨电子透射电镜(HRTEM)图像显示Cu掺杂ZnO量子点具有六角纤锌矿结构,晶粒大小为4～5nm。Cu掺杂抑制了ZnO量子点颗粒长大。室温光致发光(PL)谱观察到紫外带边和可见区两个发射峰。随着Cu掺杂浓度的增大,紫外荧光峰位发生缓慢红移,由366nm移到370nm;可见区发射峰位发生蓝移,由525nm移到495nm;同时,两个发射峰强度降低。光谱结果表明:Cu的掺入,一方面抑制表面与O空位有关的缺陷,在495nm出现了与Cu1+有关的发射峰;另一方面,Cu离子掺入ZnO量子点引入一些非辐射中心,降低了自由激子发射。     

Si基薄膜太阳电池绒面ZGO透明导电膜的研究

采用孪生对靶直流磁控溅射的方法在室温下制备高质量的Ga掺杂ZnO(ZGO)透明导电薄膜,用HCl腐蚀的方法获得满足光散射特性的绒面ZGO薄膜。制备的ZGO样品为具有六角纤锌矿结构的多晶膜,具有(002)方向的择优取向。腐蚀后,绒面ZGO薄膜的晶粒度减小,电阻率基本不变。在可见光范围内,绒面ZGO的反射率比平面ZGO的反射率下降了10%左右。将绒面ZGO薄膜应用于p-i-n型非晶Si薄膜太阳电池中,有效提高了太阳电池性能,使得电池的短路电流提高到17.79 mA/cm2,电池的转换效率增加到7.23%。     

First-principles study of the electronic structures and optical properties of C-F-Be doped wurtzite ZnO

正The electronic structure and optical properties of pure,C-doped,C-F codoped and C-F-Be clusterdoped ZnO with a wurtzite structure were calculated by using the density functional theory with the plane-wave ultrasoft pseudopotentials method.The results indicate that p-type ZnO can be obtained by C incorporation,and the energy level of C_O above the valence band maximum is 0.36 eV.The ionization energy of the complex Zn_(16)O_(14)CF and Zn_(15)BeO_(14)CF can be reduced to 0.23 and 0.21 eV,individually.These results suggest that the defect complex of Zn_(15)BeO_(14)CF is a better candidate for p-type ZnO.To make the optical properties clear,we investigated the imaginary part of the complex dielectric function of undoped and C-F-Be doped ZnO.We found that there is strong absorption in the energy region lower than 2.7 eV for the C-F-Be doped system compared to pure ZnO.     

磁控反应溅射直接生长绒面H化Ga掺杂ZnO-TCO薄膜及其特性研究

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长出了具有绒面结构的H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜。研究了H2流量对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。实验表明,在溅射过程中引入H2明显改善HGZO薄膜电学性能,并且能够直接获得具有绒面结构的薄膜。在H2流量为2.0sccm时,所制备的HGZO薄膜具有特征尺寸约200nm的类金字塔状表面形貌,同时薄膜方阻为4.8Ω,电阻率达到8.77×10-4Ω.cm。H2的引入可以明显改善薄膜短波区域的光学透过,生长获得的HGZO薄膜可见光区域平均透过率优于85%,近红外区域波长到1 100nm时仍可达80%。为了进一步提高薄膜光散射能力和光学透过率,根据不同H2流量下HGZO薄膜性能的优点,提出了梯度H2技术生长HGZO薄膜;采用梯度H2工艺生长获得的HGZO薄膜长波区域透过率有了一定的提高,薄膜具有弹坑状表面形貌,并且其光散射能力有了明显提高。     

高度取向ZnO薄膜的介电和光波导特性研究

用溶胶凝胶法在不同的基片上制备了具有高度 ｃ 轴即（００２）取向的 Ｚｎ Ｏ 薄膜,研究了溶剂、稳定剂等对合成的先体溶液的影响。对薄膜的 Ｘ Ｒ Ｄ 分析表明随热处理温度的增加,ｃ 轴取向度增大,并且薄膜的晶粒尺寸在 ３００ ° Ｃ～５００ ° Ｃ 范围内增幅较大。用端面耦合的方法测量了制备在 Ｓｉ Ｏ２／ Ｓｉ（１１１）基片上薄膜的波导损耗,即随热处理温度的增加,波导损耗增大,主要来源于 Ｚｎ Ｏ 薄膜与 Ｓｉ Ｏ２ 的界面及晶粒的散射。制备在 Ｐｔ／ Ｓｉ Ｏ２／ Ｓｉ（１１１）基片上薄膜的相对介电常数为 ７～１３,电阻率则为 １．７×１０４ Ω·ｃｍ ～９．８×１０５ Ω·ｃｍ 。     

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。     

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.