在不同衬底上生长ZnO薄膜及其特性研究

在不同衬底温度下用脉冲激光沉积法(PLD)分别在n-Si(111)、蓝宝石(001)和非晶石英衬底上生长了ZnO薄膜。首先对薄膜进行了X射线衍射(XRD)分析,找出在三种不同衬底上制得的结晶质量最好的ZnO薄膜所对应的最佳衬底温度。然后对最佳衬底温度下得到的ZnO薄膜分别进行了X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)和原子力显微镜(AFM)分析。结果表明,在硅衬底上生长的ZnO薄膜XRD谱半高宽最小,PL谱特征发光峰强度最强,AFM下的平均粒径最大,说明硅衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最好,而在石英衬底上生长的ZnO薄膜结晶质量最差。     

PECVD法制备的ZnO薄膜结晶性能的影响

报道了在等离子体作用下,以CO2/H2为氧源,Zn(C2H5)2为锌源,N2为载气,在Si(111)衬底上采用自行设计等离子体化学气相沉积(PECVD)装置来生长的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和场发射扫描电镜分别对不同衬底温度生长的薄膜样品进行了组成、表面和横截面的形貌表征,并且测试了薄膜的PL谱。研究结果表明,衬底温度直接影响薄膜的结晶质量。随衬底温度的升高,ZnO薄膜的结晶取向性开始增强,晶粒尺寸增大。在衬底温度约为450℃时,生长的ZnO薄膜有很强的择优取向性。     

石墨衬底多晶硅籽晶层制备及性质

采用磁控溅射技术在石墨衬底上制备多晶硅籽晶层,系统研究了不同衬底温度、不同快速热退火(RTA)温度和时间对籽晶层结构性质的影响。通过X射线衍射(XRD)仪测试分析,发现溅射过程中衬底温度对于结晶质量有着至关重要的影响,即衬底温度为700℃是形成Si(220)晶面择优取向的临界温度,当衬底温度高于700℃时,Si(220)晶面衍射峰峰高随衬底温度的增加显著增大。在RTA过程中,提高退火温度和延长退火时间均能够提高薄膜多晶硅籽晶层Si(220)晶面的择优取向。     

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.     

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的性质

采用PID温度控制器控制共蒸发设备中蒸发源及衬底加热的温度,以三步法工艺制备CIGS(Cu(In,Ga)Se2)薄膜,通过恒功率加热衬底测试温度的变化,可实现在线组分监测,得到CIGS薄膜的组成重现性很好.CIGS薄膜的表面光洁,粗糙度多数小于10nm.但是组成相同的CIGS薄膜,其结晶择优取向可能不同,主要有(112)和(220)/(204)两种;其结晶形貌也有很大的不同,晶粒粗大且成柱状的薄膜电池效率高,虽然从Cu/(In Ga)＜1的组成可以认为CIGS薄膜为贫Cu结构,但Hall测试多数CIGS薄膜呈p型,少数呈n型.     

共蒸发三步法制备CIGS薄膜的性质

采用PID温度控制器控制共蒸发设备中蒸发源及衬底加热的温度,以三步法工艺制备CIGS(Cu(In,Ga)Se2)薄膜,通过恒功率加热衬底测试温度的变化,可实现在线组分监测,得到CIGS薄膜的组成重现性很好.CIGS薄膜的表面光洁,粗糙度多数小于10nm.但是组成相同的CIGS薄膜,其结晶择优取向可能不同,主要有(112)和(220)/(204)两种;其结晶形貌也有很大的不同,晶粒粗大且成柱状的薄膜电池效率高,虽然从Cu/(In+Ga)＜1的组成可以认为CIGS薄膜为贫Cu结构,但Hall测试多数CIGS薄膜呈p型,少数呈n型.     

衬底温度对ZnO:N薄膜结构和光学性能的影响

利用超声喷雾热解方法,以不同的沉积温度(450～510℃)在石英衬底上制备出具备较高光学质量的氮掺氧化锌(ZnO:N)薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱研究了薄膜的结构,用扫描电子显微镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌,用紫外可见(UV)分光光度计、光致发光(PL)谱对薄膜的光学特性进行了测试分析。结果表明,所制备薄膜在可见波段具有较高透过率,并且沉积温度对ZnO:N薄膜的透过性能有很大影响。在衬底温度为500℃时得到的ZnO:N薄膜为六角纤锌矿结构,结晶质量最好、光透过率最高。PL谱的测试结果显示,在该条件制备的ZnO:N薄膜只在389.4nm处有一个较强的近带边紫外发光峰。     

衬底温度对ZnO纳米结构的影响

利用超声喷雾热解(USP)技术,以普通玻璃为衬底,制备了不同衬底温度下的系列ZnO薄膜.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了衬底温度对ZnO结构的影响.结果表明,薄膜的微观结构随衬底温度变化显著.在410℃获得了ZnO纳米棒,纳米棒直径在50 nm左右,沿c轴择优生长,结晶质量较好.     

不同氧气分压下的MOCVD法氧化锌薄膜生长

采用金属有机化学气相沉积方法,在不同氧气分压下,对硅衬底氧化锌薄膜材料生长做了研究。X-射线衍射方法对氧化锌薄膜的结晶质量做了比对测试。测试结果表明薄膜是沿着(002)方向生长。利用光荧光谱测试分析,对薄膜的发光特性做了研究,研究发现随着氧气分压增大,薄膜的紫外发光峰增强。通过原子力显微镜测试,对薄膜的表面形貌做了观察,发现结晶颗粒的平均粗糙度、均方根,以及平均直径随着氧气分压的增大呈现逐渐变小的趋势。     

不同衬底温度生长的La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜椭圆偏振光谱研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同Si(100)衬底温度下制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3(LSCO)导电金属氧化物薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明,随着衬底温度升高LSCO薄膜的结晶质量增加,在650℃和700℃下制备的薄膜是具有单一钙钛矿结构的多晶薄膜.通过椭圆偏振光谱仪测量了400～1100nm波长范围内该导电金属氧化物薄膜的光学性质,采用双Lorentz振子色散关系及三相结构模型(Air/LSCO/Si)拟合获得了薄膜的光学常数.结果表明,薄膜的折射率随着衬底温度的升高而减小,然而在可见-近红外波长范围内消光系数随着衬底温度的升高而增大.这主要与薄膜的晶化质量和导电性能有密切的关系.