退火Cu2O薄膜的结构及光学特性

采用射频(RF)磁控溅射单质金属铜(Cu)靶, 在O₂和Ar的混合气氛下制备了Cu₂O薄 膜,并在N₂气氛下对预沉积的Cu₂O薄膜进行快速光热退火(RTA)处理,研究了 衬底温度及退火温度对Cu₂O 薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度在300℃以 下预沉积的Cu₂O薄膜 为非晶薄膜,退火处理对Cu₂O薄膜的结晶行为有明显影响,在N₂气氛下对Cu₂O薄膜进 行退火处理不影响薄膜的物 相结构;预沉积和退火Cu₂O薄膜在650nm以下波长范围内均有较强 吸收,吸收强度随退火温度的增加而增强,薄 膜在400nm以下波长范围内出现两个由缺陷引起的中间带(IB)吸收行 为,快速热退火处理不能减少或消除薄膜沉积 过程中形成的缺陷态;退火处理影响薄膜的光学带隙Eg,预沉 积薄膜经600℃退火处理,E_g值增大了 0.26eV。     

退火温度对银-二氧化硅核壳(Ag@SiO2/TiO2)薄膜结构，光学特性以及光催化性能的影响

局部表面等离子共振广泛应用于光催化和太阳能 电池等领域。采用电子束和热沉积技 术,在融石英和Si片上制备了Ag@SiO₂/TiO₂薄膜。在300 ℃,400 ℃,500 ℃,600 ℃ 温度下,薄膜在空气氛围下退火2h。采用拉曼光谱仪,紫外-可见分光光度 计(UV-Vis)等手段对微结构,光学性能等特性进行了表征。利用能谱仪测定了元素成分及含 量。考察了薄膜在水溶液中降解甲基橙的光催化活性。结果表明:Ag@SiO₂/TiO₂薄膜具有优 异的光催化性能。测试结果表明:在250℃下制备的TiO₂薄膜为无定形结构;在本实验条 件下,随着退火温度的升高,薄膜呈锐钛矿结构;锐钛矿相表现出了更好的光催化性能。     

衬底温度对Na-Mg共掺ZnO薄膜光学性能的影响

采用超声喷雾热解法,以石英玻璃为衬底,以乙酸 锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)、硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O) 和醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)为前驱体溶液,在不同衬底温 度(480～560℃)下制备Na-Mg共掺杂ZnO薄膜。通过X-射线衍射(X RD)、扫描电子显微镜(SEM)、 光致发光(PL)谱和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等表征手段对样品的晶格结构 、表面形貌、PL性能 和透过率进行了研究。结果表明,衬底温度对薄膜结构和光学特性影响显著,当衬底温度为 500 ℃时制备的 Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的c轴择优最明显,表面形貌更加致密,结 晶质量最好,PL性能最佳。     

脉冲激光沉积Er:LiNbO3薄膜及1.54μm光致发光的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术,通过双靶(Er₃O₂/LiNbO₃)交替与脉冲激光作用,在SiO ₂/Si 衬底上制备了c-轴择优取向的Er掺杂LiNbO₃(Er:LiNbO₃)薄 膜。用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、台阶仪及光致发光(PL)光 谱对制备的掺杂薄膜进行了表征。研究了衬底温度、O₂压及沉积时间对Er:LiNbO₃薄膜 结晶、表面形貌及 PL性能的影响。结果发现,衬底温度低于300℃时制备的Er:LiNbO 3薄膜为非晶膜,随衬底温度升高,薄膜出 现(006)衍射峰,并且其强度随衬底温度升高而增大;O₂压变化对 利用双靶沉积获得的Er:LiNbO₃薄膜择优 取向及(006)衍射峰强度影响不明显;沉积时间越长Er:LiNbO₃薄膜 中Er³⁺浓度越大,但结晶择优取向 变差;利用532nm波长激光泵浦,室温下,在1537nm波长处测得很强的光致荧光峰,而且沉积时间越长谱峰越尖锐强 度越大。     

退火温度对AZO薄膜场发射性能的影响

以纯度为99.95%、Al₂O₃为2wt.%的 ZnO-Al₂O₃金属氧化物为溅射靶材,采用射频(RF)磁控溅射的方法,在玻璃衬 底上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,研究其场发射特性和导电性能,并分析了不同的退火温度 对AZO薄膜的形貌、导 电及场发射性能的影响。采用原子力显微镜(AFM)及X射线衍射(XRD)对AZO薄膜表面 形貌与结晶特性 进行测试的结果表明,随着退火温度的升高,AZO薄膜的表面粗糙度随之增大,AZO薄膜的结 晶度变好;场发射 性能研究的结果表明,AZO薄膜的开启电场随着退火温度增加呈先减小后增大的趋势,当 退火温度为300℃时, AZO薄膜样品粗糙度最大,场发射性能最好,开启场强为2.8V/μm, 发光均匀性较好,亮度达到650cd/m²,导电 性能最好,电阻率为5.42×10－4 Ω·cm。     

Si(111)上生长LiNbO_3薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法,在Si(111)衬底上制备了LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、退火温度和溅射气体压强对LiNbO3薄膜结晶和表面形貌的影响,并用椭圆偏振仪测量了薄膜的厚度和折射率。结果表明:衬底温度为450℃时制备的薄膜,退火前后都没有LiNbO3相生成;衬底温度为500～600℃时,LiNbO3薄膜出现(012)、(104)和(116)面衍射峰,经600℃退火后3个衍射峰的强度加强;衬底温度为600℃时,经600～900℃退火得到的LiNbO3薄膜,除出现(012)、(104)和(116)面衍射峰外,还出现(006)面衍射峰;溅射气体压强从0.8 Pa增大到2.4 Pa时,经800℃退火后得到的LiNbO3薄膜表面晶粒团簇变小,而0.8 Pa制备的薄膜经800℃退火后LiNbO3相的结晶程度较其它压强下完善;900℃退火后得到的LiNbO3薄膜折射率为2.25,与LiNbO3晶体相当。     

退火温度对电子束沉积Ag/TiO2薄膜光学性质和光催化性能的影响

研究了退火温度对电子束制备Ag/TiO₂薄膜光学 性质和光催化性能的影响。在石英玻璃、硅片 上沉积了Ag/TiO₂复合薄膜,在空气氛围下,进行了400℃, 500℃的退火一小时.用紫外-可见分光光度 计、X射线衍射仪(XRD) 、原子力显微镜(AFM)对沉积和退火后的薄膜分别进行光学、结构、 形貌分析。结 果表明:300℃下制备的Ag/TiO₂复合薄膜为无定形结构,400℃以上薄呈多晶态。吸光度和表面粗糙度 随退火温度的增加而增大,薄膜的光学带隙随退火温度的增加而减小。锐钛矿相表现出了更 好的光催化性能。     

不同深宽比GaAs衬底的Al22O3/HfO2复合薄膜材料原子层沉积及能谱分析

利用热原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）技术在不同深宽比GaAs衬底上进行了Al2₂O₃/HfO₂复合薄膜的沉积。通过对其表面和能谱进行分析发现,沉积温度对复合薄膜的摩尔比具有较大的影响。随着深宽比的增大,其沉积表面和沟槽内会出现残留物;随着ALD沉积温度的上升,其沉积表面和沟槽内的残留物减少,摩尔比趋向均匀。当深宽比为2.2并利用150 ℃的低沉积温度时,表面及底面基本无残留物。但当深宽比为4.25时,150 ℃沉积明显有大量残留物。只有当温度升高到300 ℃时,表面和沟槽里复合薄膜的残留物才被明显消除。ALD技术可以实现各种器件结构的全方位钝化,这是其他化学气相沉积法无法比拟的。     

p-β-FeSi2/n-4H-SiC异质结近红外光电二极管的光电特性

本文首次报道了p-β-FeSi2/n-4H-SiC异质结的实验研究。采用磁控溅射和快速退火工艺在4H-SiC衬底上制备p-β-FeSi2/n-4H-SiC异质结近红外光电二极管。通过扫描电镜（SEM）得到了薄膜样品的表面形貌。通过在室温下测量获得了器件的电流密度-电压（J-V）特性和光响应特性。p-β-FeSi2/n-6H-SiC异质结光电二极管的J-V特性的测量结果表明该异质结具有整流特性,并且在光照(1.31μm@5mW)下加-1V偏压时产生的电流密度约为1.82mA/cm2,而在无光条件下产生的暗电流密度约为0.537mA/cm2。探测率约为8.8×109cmHz1/2/W。所有的测试都是在室温下完成的。综上,p-β-FeSi2/n-4H-SiC异质结可以被用来当作近红外光电二极管,适合应用于光激发的SiC基器件。     

用溶胶-凝胶法制备的Cu2Bi2Cr2O8薄膜 及其光学和铁磁性能研究

以硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O、硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O、硝酸铋Bi(NO₃)₃·3H₂O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV;在磁性测试方面,Cu₂Bi₂Cr₂O₈薄膜呈现出了良好的铁磁性。     

CuInSe2薄膜的化学溶液制备方法

采用了一种低成本化学溶液法制备铜铟硒(CuInSe_2,CIS)薄膜.研究了预退火温度、硒化温度及基片衬底等实验参数对材料性能的影响.采用硝酸铜和氯化铟配置前驱体溶液,旋涂法制膜,后经480℃硒化退火得到CIS薄膜.XRD测试结果表明薄膜结晶性良好,具黄铜矿结构;SEM测试结果显示薄膜由较大晶粒组成,表面相对平整致密;EDX测试显示薄膜组分相对合理,略贫Cu而富Se.采用此薄膜为吸收层制备CIS原型薄膜太阳能电池,其光电测试显示单层CIS光伏响应达到1.6%.     

硒化温度对SnSe2薄膜材料性能的影响

采用射频磁控溅射加硒化的两步法在超白玻璃衬底上生长SnSe₂薄膜,采用XRD、光学透过谱、Raman光谱、XPS和SEM等方法对薄膜进行性能表征。通过设置不同的硒化温度,研究不同硒化温度对所得薄膜相结构、物相与组分、表面形貌等性能的影响。结果表明:350℃,40min硒化所得薄膜为片状晶粒,光学带隙为1.46eV,相结构和均匀性等性能在该硒化条件下均为最佳。     

退火对磁控溅射法制备半导体Mg2Si薄膜的影响

通过磁控溅射和氩气氛围退火,在Si(111)衬底上制备环境友好半导体Mg2Si薄膜,并采用XRD和SEM研究了退火对Mg2Si薄膜形成和微结构的影响。结果表明Mg2Si薄膜的质量取决于退火温度、退火时间和沉积的薄膜厚度。制备Mg2Si薄膜,400℃退火5h是最优退火条件。XRD和SEM结构表明Mg2Si是通过沉积的Mg和Si衬底原子的相互扩散形成的。退火减少薄膜缺陷,也影响薄膜的表明粗糙度。     

AIN/Si(111)复合衬底上4H-SiC薄膜的异质外延

利用化学气相淀积(CVD)的方法在AlN/Si(111)复合衬底上成功实现了4H-SiC薄膜的异质外延生长,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阴极荧光(CL)等方法对所得样品的结构特征、表面形貌和光学性质进行了表征测量.XRD测量结果显示得到的SiC薄膜的晶体取向单一;室温CL结果表明所得SiC薄膜为4H-SiC,且随着生长温度的升高,SiC薄膜的CL发光效率提高.生长温度、反应气源中C/si比等工艺参数对SiC薄膜的外延生长及其性质影响的研究表明在AIN/Si(111)复合衬底上外延4H-SiC的最佳衬底温度为1230～1270℃,比通常4H-SiC同质外延所需的温度低200～300℃;较为合适的C/Si比值为1.3.     

溶胶-凝胶法制备钡钕钛薄膜及其介电性能研究

采用溶胶-凝胶法在Si(111)和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Ba4Nd9.33Ti18O54(BNT)介质薄膜,采用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同退火温度对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明当薄膜在950℃下退火2h后具有较好结晶质量的钨青铜结构,所得到的薄膜表面较为疏松;通过掺入质量分数为2%B2O3-2SiO2,可进一步将BNT薄膜的晶化温度降至900℃,且结构致密。介电性能测试表明,1 MHz频率下BNST薄膜的介电常数为45,介电损耗为1.1%,30V偏压下漏电流密度为4.13×10-6 A/cm2。     

GaInP2/Ge异质结外延材料特性分析

研制了一种基于Ge衬底的异质结热光伏(TPV)电池 ,并且在Ge衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法外延单晶材料GaInP₂和GaAs,对GaInP₂/Ge异质结界面进行了断面扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学电 容电压(ECV)和光致荧光(PL)谱的测试分析,研究了基于 Ge衬底的异质结n-GaInP₂/p-Ge界面的结构、光学和电学特性,得到了高质量、宽禁带 的单晶外延层,与Ge衬底晶格匹配良好,利于更多光子进入到吸收层,为制备高效率TPV电 池打下良好基础。     

无机sol-gel法制备二氧化钒薄膜的研究

采用无机sol-gel法,以分析纯V2O5为原料,在Si衬底、玻璃衬底上空气中加热制备了V2O5薄膜,在不同温度下真空退火,得到了具有择优取向的VO2薄膜。研究了其制备工艺和显微结构。结果表明:在玻璃衬底和硅衬底上薄膜的最佳真空退火工艺均为480℃/2h。所制备的VO2薄膜具有沿<110>晶向生长的择优取向。薄膜表面形貌良好,颗粒尺寸分布均匀。     

空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射特性研究

采用磁控溅射法, 在玻璃基底上一步沉积In₂S₃薄膜。研究了溅射功率对In₂S₃薄膜的成分、结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明: 所制备的所有薄膜均为β-In₂S₃, 无杂相存在, 且具有(222)面择优生长特性。溅射功率对薄膜的成分、厚度和结晶度具有明显的影响, 并因此影响薄膜的光学和电学性能。薄膜在100W沉积时最接近化学计量比, 薄膜的透过率随着溅射功率增大在500nm波段附近显著提高, 禁带宽度达到2.45eV, 同时电流密度增大两个数量级。     

磁控溅射法制备LiTaO3薄膜及其结晶性能研究

用射频磁控溅射法在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)基片上沉积了LiTaO₃薄膜,并在氧气气氛中不同温度下进行退火。采用SEM、XRD、XPS等表征方法分析了薄膜的结晶性能、各元素化学价态和元素原子百分比。结果表明,经700℃退火处理1h得到的薄膜结晶性能最好,在(104)晶向上具有强烈的择优取向性。薄膜退火温度的升高导致薄膜中Li空位缺陷和O空位缺陷减少。研究表明,薄膜中O/Li的原子比对结晶性能有着非常明显的影响,原子值越接近晶体化学计量比,结晶性能越好。     

工作压强和退火温度对SiC薄膜结构的影响

用双射频共溅射和溅射后退火的方法在单晶Si(111)衬底上制备了SiC薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)分析了样品的物相组成、形貌和结构。研究发现,此种方法制备得到8H-SiC薄膜,在1.5～3Pa时增大工作压强有利于SiC薄膜退火之后结晶,同时薄膜沉积速率降低,使生长变致密,粗糙度减小,薄膜表面趋于平滑。对SiC薄膜进行850、1000、1150℃退火,结果表明,适当升高退火温度有利于提高薄膜的结晶质量和晶化程度,提高薄膜的致密度,降低薄膜中的缺陷密度。