一种简便方法制备ZnO薄膜及其特性研究

该文介绍了一种制备ZnO薄膜的简便方法:先在真空中蒸发沉淀Zn薄膜,再在空气中进行加热退火处理,使薄膜结晶变成ZnO薄膜。薄膜的X射线衍射谱(XRD)表明使用上述方法得到的是结晶良好的ZnO薄膜,对薄膜的发光特性研究表明,薄膜的光致发光谱(PL)与薄膜的制备条件密切相关。同时还系统研究了薄膜的PL谱与退火温度、退火时间和通气与否的关系,对实验结果给出了初步的解释。     

The ultraviolet and blue luminescence properties of ZnO:Zn thin film

The ultraviolet (UV) and blue luminescence of Zn-rich zinc oxide thin film deposited by electron-beam evaporation have been investigated at room temperature (RT). We observed that the UV and blue electroluminescence (EL) emission band centered around 480 nm which is blue shifted in comparison with that of the ZnO thin film prepared by low pressure metal organic chemical vapor deposition (LP MOCVD). The UV emission is much stronger than blue emission in the photoluminescence (PL) spectra. The field-induced ionization of excited luminescent centers of ZnO:Zn thin film at high electric field and the difference between PL and EL are discussed. The experiments show that the ZnO:Zn thin film provides a hopeful new mechanism to obtain UV and blue emission.     

铜掺杂纳米氧化锌薄膜的制备及光学特性

氧化锌（ZnO）是一种新型稀磁半导体材料,有优良的磁学及光学性质,透明度高,常温发光性能优异.根据半导体掺杂原理,以氧化锌为原料,过渡金属元素铜为掺杂元素,采用化学气相沉积法（CVD）,制备了铜掺杂纳米氧化锌薄膜.利用晶向显微镜观察ZnO：Cu在衬底硅片上的表面形貌和生长情况,利用光致发光谱和分光光度计分析了样品的光发射和光吸收特性,研究了薄膜的伏安特性.发现铜掺杂对氧化锌薄膜的光吸收和光发射以及表面伏安特性都有很大的影响.随铜掺杂含量的增加,光吸收强度明显增大,光发射峰更加丰富.适当掺杂量的情况下,电流明显增大,但掺杂量太大,会引入缺陷和晶界,反而会使漏电流增大.10％-20％掺杂量为比较理想的掺杂量.     

溶胶-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。     

氧化锌薄膜的制备及掺Co2+对结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶方法在Si(111)衬底上制备了ZnO:Co氧化锌薄膜,利用X射线衍射(XRD)仪和振动样品磁强计(VSM)分别测试了样品的结构和磁性.实验表明,采用溶胶-凝胶方法制备的掺Co2+氧化锌薄膜具有(002)峰的择优取向,同时ZnO:Co薄膜在室温情况下呈现出铁磁性.     

反应离子刻蚀剥层的微分霍耳法表征超浅pn结

用反应离子刻蚀(RIE)剥层的微分霍耳法(DHE)对等离子体掺杂、离子注入制备的Si超浅p n结进行了电学表征.通过对超浅p n结样品RIE剥层的DHE测试和二次离子质谱(SIMS)测试及比较,发现用反应离子刻蚀(RIE)剥层的DHE测试获得的杂质浓度分布及结深与SIMS测试结果具有良好的一致性,DHE具有良好的可控性与重复性.测试杂质浓度达1021cm-3量级的Si超浅结样品,其深度分辨率可达nm量级.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和应力特性

用JGP560I型超高真空多功能磁控溅射仪在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜。采用X-Ray衍射仪和电子薄膜应力分布测试仪等对其微结构和应力进行了测试分析。研究结果表明,ZnO薄膜具有良好的c轴择优取向;随着薄膜厚度的增加,薄膜中的平均应力减少;膜厚为744 nm时平均应力、应力差均最小,分别为5.973×108Pa、6.159×108Pa,应力分布较均匀。     

p-i-n型非晶硅薄膜电池p层材料制备及光学性能研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备非化学计量比氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)薄膜材料,借助紫外可见(UV-Vis)光谱、激光拉曼(Raman)光谱和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段,研究了p-i-n型非晶硅(a-Si:H)薄膜太阳能电池p层a-SiC:H薄膜材料的制备与光学性能.研究结果表明甲烷和硅烷掺杂比能影响a-Si:H薄膜成键情况,而射频功率一定程度上能影响薄膜沉积速率,该研究结果可为制备转换效率高、性能稳定的p-i-n型非晶硅薄膜太阳能电池提供支持.     

ZnO薄膜的射频磁控溅射法制备及特性

利用射频磁控溅射镀膜工艺,在石英玻璃衬底上成功制备了ZnO薄膜．采用原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、荧光分光光度计及椭偏等检测手段对其特性进行了测试、分析．研究结果表明：该薄膜具有良好的C轴取向结晶度;最佳激发波长为265．00nnl,光致发光峰分别位于362．00、421．06和486．06nm;437cm^-1是ZnO晶体的特征拉曼峰,该峰的出现与最强的X射线衍射(002)峰相对应;薄膜折射率为2．01．     

S引入ZnO的水热生长及其微观发光特性研究

利用单步水热法制备了纯ZnO和S引入的双棒状ZnO（S-ZnO）孪晶结构,并系统研究了掺杂对ZnO结构、形貌及荧光发光特性的影响。X射线衍射的实验结果表明,在引入S的ZnO样品中没有出现可以检测的新物相,S在样品中主要以杂质的形式存在。荧光光谱数据表明,在低温下纯ZnO样品无可见光发光,但S-ZnO样品出现了较强的绿光发光峰;室温下两个样品均出现了可见光发光：ZnO样品的发光峰位于橙光区（570 nm附近）,而S-ZnO位于绿光区（500 nm附近）。微区阴极荧光谱的数据表明,ZnO样品的橙光发光非常弱,几乎不可探测;S-ZnO样品的绿光发光则很强,要远远超过带边发光。本研究结果为进一步理解S在ZnO中引入的缺陷及其发光机理起到重要的作用,对增强ZnO的可见光发光特性进行了有益的探索。     

Preparation and characterization of PZT thick film enhanced by ZnO nanowhiskers for MEMS piezoelectric generators

A hybrid sol-gel route which was used to fabricate PZT thick film for MEMS piezoelectric generators was investigated. (100)-oriented Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3 thick films enhanced by ZnO nanowhiskers(ZnO_w) were successfully prepared on Pt/Cr/SiO_2/Si substrates via spin-coating ZnO_w suspension and PZT sol.The influences of film thickness on the microstructure and electrical properties of composite thick film were investigated.XRD results show that PZT composite thick films have(100)-oriented perovskite...     

用PLD法在MgO(100)衬底上生长ZnO薄膜的结构和光学特性

用脉冲激光沉积法在MgO(100)衬底上沉积了ZnO薄膜.衬底温度分别为400℃、550℃和700℃.利用X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构和光学性能进行研究.X射线衍射的结果表明,在400℃和550℃下生长的ZnO薄膜具有高度c-轴择优取向,但是当衬底温度升高到700℃时,薄膜由单一的择优取向变为有两个较强的择优取向.通过光致发光谱可以发现,在550℃下生长的ZnO薄膜具有强的紫外发射和窄的FWHM,并且紫外发光峰的强度与ZnO薄膜的结晶质量密切相关.     

FeNiN薄膜的制备及结构与磁性分析

为了提高 Fe Ni化合物的饱和磁化强度 ,采用离子束辅助溅射沉积的方法对 Fe Ni薄膜进行掺氮 (N)的研究。实验中发现 ,掺氮后所生成的 Fe Ni N薄膜在结构上同 Fe Ni合金有相似之处 :N不与 Ni化合 ;在小掺镍量下 Ni以替代方式存在于薄膜中 ,在大的掺镍量下 Fe Ni N薄膜将有特定的相变发生。在磁性方面 ,得到了饱和磁化强度为 2 .0 T的Fe Ni N薄膜。     

热氧化法制备 TiO2薄膜电极及其光电流性能

采用热氧化钛片的方法制备了TiO2薄膜电极,然后利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光致发光（PL）、拉曼光谱（Raman）、光电流和光电压等实验技术进行表征,考察了不同热处理温度对薄膜的形貌、晶相结构、光学性质和光电流性能等的影响．结果表明：随着热处理温度由3000C提高到600℃,在钛片表面上逐步生成晶粒细小、多孔且荧光强度逐渐降低的纯金红石TiO2薄膜,并可获得分别为0．154mA／cm2和0．3V的最大阳极光电流和光电压,而继续增大热处理温度虽有助于氧化膜的形成,但光电流和光电压则急剧减小．因该热处理方法具有操作简单、生成的表面膜与基底的附着性好且光电性能稳定等特点,使其在TiO2膜电极制备方面有较好的应用前景．     

Structural and optical properties of Cr doped ZnO crystalline thin films deposited by reactive electron beam evaporation technique

ZnO and Cr-doped ZnO thin films are grown on to glass substrates using reactive electron beam(e-beam) evaporation technique.Variation of structural,morphological,and optical properties with Cr doping is investigated.X-ray diffraction(XRD) studies show that the films are polycrystalline in nature with single phase.Energy dispersive spectroscopy(EDS) results demonstrate that Cr ions are substitutionally incorporated into ZnO.Atomic force microscopy(AFM) reveals that the films present a compact surface and root mean squared(RMS) roughness increased with Cr contents.The optical band gap energy Eg of the films has been determined using Transmission data by spectrophotometer and ellipsometry.The band gap energy found to be decreased with increasing Cr doping concentration.The optical constants(refractive index,extinction coefficient) are calculated using ellipsometry and found to increase with Cr doping concentration.     

微波水热法制备ZnO/氧化石墨烯及其光电化学性能研究

利用微波水热法在316L不锈钢片基底上制备一维ZnO纳米阵列/氧化石墨烯(ZnO/GO)复合材料,借助SEM、TEM、UV-Vis及可见光光照下的恒电位i-t曲线等手段,对加入氧化石墨烯浓度不同的ZnO/GO样品的形貌、结构及光电化学性能进行表征。结果表明,ZnO纳米棒均匀垂直于316L不锈钢基底生长,GO片层嵌入在ZnO纳米棒结构中间;GO的引入促进了ZnO中产生的光生电子-空穴对的分离,从而使ZnO/GO复合材料相较于ZnO具有更佳的光电化学性能。当加入GO溶液浓度为0.5mg/mL时,所制样品中ZnO纳米棒阵列发育完善、排列致密,样品的光电流密度达到18μA/cm~2,为纯一维ZnO纳米结构相应值的3.6倍。     

磁控溅射法制备Er2O3薄膜及其力学性能研究

金属表面纳米化可以明显改善材料表面力学性能,并能对原子的热扩散起到促进作用,本文尝试采用材料表面纳米化技术改善316L不锈钢金属基底与Er₂O₃薄膜相结合的力学性能.对316L不锈钢采用超音速微粒轰击法处理使得基体表面纳米化,之后采用磁控溅射法在表面纳米化和粗晶粒的316L不锈钢基体上沉积Er₂O₃薄膜并进行500℃和700℃的退火.发现薄膜在500℃退火时相结构基本保持稳定,在700℃退火时Er₂O₃薄膜发生明显的单斜相向立方相的转变.利用采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和纳米划痕测试对薄膜和基底的结合性能评价.结果表明,700℃退火后的薄膜的要比500℃退火后的薄膜表面裂纹更少,更平整,且证得基底纳米化会使膜基结合性能得到提高.     

溅射氧化钛薄膜的光学性能及热处理对其结构的影响

常温下采用反应磁控溅射法在K9双面抛光玻璃基底上沉积氧化钛薄膜,通过X射线衍射仪、光栅光谱仪和椭偏仪对氧化钛薄膜样品的光学和结构参数进行测试和分析．结果表明：溅射沉积的氧化钛纳米薄膜呈非晶态;其折射率和消光系数在可见光波段随波长的增大呈指数规律迅速变小,最终趋于一常数,氧化钛薄膜消光系数的平均值很小表明它在可见光波段是透明的;根据所得光学参数计算得到薄膜的透射率在350-800nm光波范围内,与实验测量结果吻合;沉积的氧化钛薄膜样品经过450℃保温6h的退火热处理后,由非晶态转化为晶态．     

室温下Ba0.67Sr0.33TiO3薄膜的射频磁控溅射法制备及其电学性能研究

采用磁控溅射技术在室温下制备Ba0.67Sr0.33TiO3薄膜,通过引入LaNiO3作为缓冲层以及对退火工艺的研究,采用两步法快速退火工艺与常规退火工艺结合的方式获得了致密并具有良好电学性能的钛酸锶钡薄膜.X线衍射分析表明室温情况下获得的薄膜是非晶态,需要通过后续的退火处理才能获得晶化的薄膜,采用快速退火与常规退火相结合工艺,即以40℃/s的升温速率,先升温到850℃,再降温到450℃保温180s,然后再在500℃常规退火3h,可使室温下溅射的呈非晶态的BST薄膜晶化形成具有完全钙钛矿结构的BST薄膜,薄膜致密,晶粒大小均匀.室温下所制备的BST薄膜在100Hz时的介电常数约为300,介电损耗约为0.03,具有铁电性.     

YVO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)纳米荧光粉沉淀合成及发光性质

采用沉淀法合成YVO4:Eu3+,Bi3+纳米晶.研究掺杂不同Bi3+浓度的YVO4:Eu3+纳米荧光粉在不同温度下的性质.分别采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及荧光光谱仪对荧光粉的结构、形貌和发光性能进行测试.结果表明:合成的荧光粉均为四方相YVO4,形貌呈规则的形状.Bi3+掺杂没有改变荧光粉的形貌.特征发射峰来自于Eu3+的5D0→7FJ跃迁,Bi3+掺杂改变了激发谱峰位,而且使得激发带有一定程度的展宽,同时Bi3+对Eu3+有敏化作用,在适量的浓度范围内纳米荧光粉的发光强度增强.