在Si(100)上以AlN作过渡层低温外延生长ZnO薄膜

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)上成功生长了高度c轴取向的AlN薄膜,并以此为衬底,实现了ZnO薄膜的低温准外延生长.通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及荧光分光光度计表征ZnO薄膜的结构、表面形貌和发光性能.结果表明,ZnO薄膜能在AlN过渡层上沿c轴准外延生长,采用AlN过渡层后,其荧光强度也有大幅提高.     

采用MOCVD方法在GaAs衬底上生长ZnO(002)和ZnO(100)薄膜

采用金属有机化学汽相沉积生长法（MOCVD）,在不同的衬底表面处理条件和生长温度下,在GaAs衬底上生长出了ZnO薄膜。随着化学腐蚀条件的不同,可生长出优先定位不同的ZnO（100）和ZnO（002）薄膜。该薄膜的晶体结构特性是由X光衍射谱仪（XRD）所获得的,而其光学特性是由光荧光谱仪（PL）来测的。与ZnO（002）相比,ZnO（100）薄膜具有更优越的晶体结构特性,并且在同样的生长温度下都具有相似的光学特性。对于腐蚀条件不同的GaAs衬底所进行的XPS分析结果表明,ZnO薄膜优先定位变化的主要原因在于腐蚀过程中形成的富As层。     

p-ZnO薄膜及其异质结的光电性质

采用射频磁控溅射法,在不同的Ar∶O2条件下,以高掺磷n型Si衬底为磷掺杂源制备了p型ZnO薄膜和p-ZnO/n-Si异质结.对ZnO∶P薄膜进行了光致发光谱(PL)、霍尔参数、Ⅰ-Ⅴ特性、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)等测试.结果表明,获得的ZnO∶P薄膜沿(0002)晶面高取向生长,以3.33 eV近带边紫外发光为主,伴有2.69 eV附近的深能级绿色发光峰,空穴浓度为8.982 × 1017/cm3,空穴迁移率为9.595 cm2/V·s,p-ZnO/n-Si异质结I-V整流特性明显,表明ZnO∶P薄膜具有p型导电特性.     

采用MOCVD法在p型Si衬底上生长Zn0薄膜

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在p型Si(100)衬底上生长未掺杂的n型ZnO薄膜.在不同的生长温度下,c轴取向ZnO薄膜被生长在Si衬底上,生长所采用的锌源为二乙基锌(DEZn),氧源为氧气(O2).通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和荧光光(PL)谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明温度为610℃时生长的ZnO薄膜显示最好的结构和光学特性.此外,所生长n-ZnO/p-Si异质结的I-V特性曲线都表现明显的整流特性,且反向漏电流很小.在620℃生长的异质结的漏电流相对最大,大于在其它温度下生长的异质结的漏电流.     

CVD法制备高质量ZnO纳米线及生长机理

以金做催化剂,采用化学气相沉积(CVD)方法在Si(100)衬底上生长了整齐紧密排列的ZnO纳米线.XRD图谱上只有ZnO的(002)衍射峰,说明ZnO纳米线沿[001]择优生长;扫描电子显微镜分析表明:ZnO纳米线整齐排列在Si(100)衬底上,直径在100nm左右,平均长度为4μm.研究发现ZnO纳米线的生长机理与传统的V-L-S机理有所不同:生长过程中,在Si(100)衬底上先生长了大约500nm厚的ZnO薄膜,而ZnO纳米线生长在薄膜之上.     

溅射压强对低阻高透过率掺钛氧化锌透明导电薄膜的影响

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了高质量的掺钛氧化锌透明导电薄膜(ZnO: Ti).研究了溅射压强对ZnO: Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明,溅射压强对ZnO: Ti 薄膜的结构和电阻率有显著影响.X射线衍射(XRD)表明,ZnO: Ti 薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在溅射压强为5.0 Pa时,实验获得的ZnO: Ti薄膜电阻率最小值为1.084 ×10~(-4) Ω· cm.实验制备的ZnO: Ti 薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过91;.ZnO: Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

溅射功率对ZnO∶Si透明导电薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在室温玻璃基片上制备出了掺硅氧化锌(ZnO∶ Si)透明导电薄膜.研究了溅射功率对ZnO∶ Si薄膜结构、形貌、光学及电学性能的影响.结果表明,溅射功率对ZnO∶ Si薄膜的生长速率、结晶质量及电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大.实验制备的ZnO∶Si薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于基片方向的c轴择优取向.当溅射功率从45 W增加到105 W时,薄膜的晶化程度提高、晶粒尺寸增大,薄膜的电阻率减小;当溅射功率为105 W时,薄膜的电阻率达到最小值3.83×10-4 Ω·cm,其可见光透过率为94.41;.实验制备的ZnO∶ Si薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

直流溅射缓冲层生长ZnO/Si薄膜

ZnO是一种新兴的的宽禁带半导体材料,相对于传统的宽禁带材料有很多的优势.在相对成本低廉的Si衬底上生长ZnO薄膜是现在攻关的热门课题.目前用缓冲层方法生长ZnO薄膜取得了一些突破.本文利用直流溅射,先在Si衬底上溅射一层ZnO多晶薄膜,通过对直流溅射时间的控制,可以得到不同厚度的ZnO缓冲层.再利用MOCVD设备生长高质量的ZnO薄膜.通过研究发现,直流溅射ZnO薄膜的厚度对于最终的薄膜质量有很大的影响.随着缓冲层的引入,双晶衍射XRD的摇摆半宽有显著下降,并且随着最终ZnO薄膜质量上升,光致发光也有显著的提升.可见缓冲层的引入对ZnO/Si薄膜的质量和发光强度有很大的贡献.     

热退火对电子束蒸镀方法制备的ZnO:Al薄膜光电性质的影响

采用电子束蒸镀方法在Si(100)衬底上沉积了ZnO:Al(ZAO)薄膜.在氧气气氛下对ZnO:Al薄膜进行了退火处理,退火温度的范围为400～800℃.X射线衍射(XRD)图样表明所制备的ZnO:Al薄膜具有六方结构,为c轴(002)择优取向的多晶薄膜.用Van der Pauw法测量了ZAO薄膜的电学特性,结果显示其电导率在500℃达到最大值.测量了ZAO薄膜的室温微区光致发光和变温发光光谱,观测到了ZnO自由激子、束缚在中性施主中心(D0)上的束缚激子以及束缚在离化施主中心(D+0)上的束缚激子发射.     

硅铝共掺杂对TiO2薄膜结构及性能的影响

采用非水解溶胶-凝胶法制备了Si、Al共掺杂的TiO2薄膜.应用X射线衍射、紫外可见分光光度计研究了Si、Al掺杂对TiO2薄膜晶型转变、晶粒尺寸、光吸收性能及光催化性能的影响.结果表明:适量引入Si、Al后,可显著提高1000℃热处理后TiO2薄膜的光催化活性;当Si/Ti物质的量比为0.2时,薄膜由于混晶结构光催化活性最佳;Si、Al共掺杂能抑制TiO2的晶型转变及TiO2的晶粒生长,且Si、Al共掺杂的抑制作用比单一Si掺杂更有效;当Si/Ti物质的量比为0.15、Al/Ti物质的量比为0.05时,TiO2锐钛矿向金红石的转变温度从750℃提高到1200℃.     

Nanocrystalline Pr-doped ZnO insulator for metal–insulator–Si Schottky diodes

Pr-doped ZnO (ZnO:Pr) insulating thin films were prepared on glass and Si substrates by oxidation in air. The films were characterised by X-ray diffraction (XRD), energy dispersion X-ray fluorescence (EDXRF), and optical absorption spectroscopy. The molar ratio Pr/Zn of the samples was determined by the EDXRF method. The XRD study shows the formation of nanocrystalline (26–50 nm) nc-Pr-doped ZnO. The optical and electrical conduction were explained by a slight change of stoichiometric composition. The nc-ZnO:Pr/Si heterojunctions are being Schottky barrier diodes (SBDs) and exhibited high rectification behaviour. The parameters describe the current pass through those SBDs were determined according to the available models.     

大气开放式MOCVD氧化镁薄膜的生长及表征

以2,4-乙酰丙酮化镁为前驱体,衬底温度为480℃,采用MOCVD工艺,分别在玻璃、氧化铝陶瓷、单晶Si(111)和Si(100)衬底上生长了取向生长的氧化镁薄膜。X射线衍射结果表明,无论是采用玻璃、氧化铝、单晶Si(111)和Si(100)衬底,氧化镁薄膜都是沿着(100)晶面取向生长。通过扫描电镜观察得到,在单晶Si(100)衬底上生长的氧化镁薄膜表面平整致密。模拟卢瑟福背散射结果显示,沉积时间超过70min时,界面处发生硅向氧化镁层少量扩散现象。     

High intense UV-luminescence of nanocrystalline ZnO thin films prepared by thermal oxidation of ZnS thin films

High quality zinc oxide (ZnO) films were obtained by thermal oxidation of high quality ZnS films. The ZnS films were deposited on a Si substrate by a low-pressure metalorganic chemical vapor deposition technique. X-ray diffraction spectra indicate that high quality ZnO films possessing a polycrystalline hexagonal wurtzite structure with preferred orientation of (0 0 2) were obtained. A fourth order LO Raman scattering was observed in the films. In photoluminescence (PL) measurements, a strong PL with a full-width at half-maximum of 10 nm around 380 nm was obtained for the samples annealed at 900°C at room temperature. The maximum PL intensity ratio of the UV emission to the deep-level emission is 28 at room temperature, providing evidence of the high quality of the nanocrystalline ZnO films.     

(Ti/ZnO)N成分调制纳米多层膜的结构与透光导电性研究

采用射频(RF)和单极中频直流脉冲磁控溅射方法,在玻璃基板上制备了(Ti/ZnO)_N成分调制纳米多层膜,并研究了调制周期数对其结构及透光导电性能的影响。通过X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、紫外可见吸收光谱以及霍尔效应测试结果表明:(Ti/ZnO)_N成分调制纳米多层膜以(002)取向的纤锌矿型ZnO结构为主,具有明确的成分调制结构,各Ti层和各ZnO层厚度均匀连续,各界面平整且无明显扩散。在可见光范围的平均透光率大于85%,电阻率最小可达到2.63×10^-2 Ω·cm。     

SrRuO3导电层对快速退火制备Pb(Zr,Ti)O3薄膜结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上,制备了Pt/Pb(Zr,Ti)O3(PZT)/Pt和SrRuO3(SRO)/PZT/SrRuO3(SRO)异质结电容器,并研究了快速退火条件下SRO导电层对PZT结构和性能的影响.XRD测试表明,两种结构电容器中的PZT薄膜均为钙钛矿结构,SRO/PZT/SRO、Pt/PZT/Pt均具有较好的铁电性和脉宽依赖性,5 V电压下两电容器的剩余极化强度Pr和矫顽电压Vc分别为28.3 μC/cm2、1.2 V和17.4 μC/cm2、2.1 V.在经过1010次翻转后,SRO/PZT/SRO铁电电容器疲劳特性相对于Pt/PZT/Pt电容器有了较大的改善,但SRO导电层的引入也带来了漏电流增大的问题.     

硅基AAO模板内电化学沉积ZnO纳米线及其光电性能研究

本文利用二次阳极氧化法在p型低阻〈100〉晶向的硅衬底上制备了AAO/Si,以硅基AAO为辅助模板,采用电化学沉积的方法以Zn(NO3).6H2O和HMT(C6H12N4)为原料,在80℃的水浴槽中制备了ZnO纳米线结构。采用SEM,XRD和拉曼光谱等手段对ZnO/AAO/Si复合结构进行表征。SEM图表明ZnO纳米线已成功组装到AAO/Si模板里,直径约45 nm,长度约为600 nm。XRD和拉曼光谱表明ZnO具有六角纤锌矿多晶结构。光致发光(PL)谱图表明ZnO/AAO/Si复合结构在565 nm附近有较宽黄绿发射峰,在395 nm附近有微弱的紫外发射峰。场发射测试结果表明,ZnO纳米线的场增强因子的β值为2490,场增强因子很高,具有广泛的应用前景。     

Thickness and substrate orientation dependence of ferromagnetism in Mn doped ZnO thin films

The effect of film thickness and substrate orientation on ferromagnetism in Mn doped ZnO thin films have been studied. The Mn doped ZnO films of different thickness (15, 35 and 105 nm) have been grown on both Si (100) and Si (111) substrates. The structural, electrical, optical, elemental and magnetic properties of the films have been investigated by X‐ray diffraction (XRD), Hall Effect measurements, photoluminescence (PL), energy dispersive spectroscopy (EDS) and vibrating sample magnetometer (VSM), respectively. It is found that all the properties are strongly influenced by the film thickness and substrate orientation. The XRD analysis confirmed that the formation of high quality monophasic hexagonal wurtzite structure for all the grown films. The room temperature VSM measurements showed that the films of lower thickness have better ferromagnetism than that of the thicker films grown on both the substrates. Among the lower thickness films, the film grown on Si (111) substrate has higher saturation magnetization (291×10^‐5 emu cm^‐3) due to high density of the defects. The observed ferromagnetism has been well justified by XRD, Hall measurements and PL. The presence of Mn atoms in the film has been confirmed by EDS. (© 2012 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

氨水浓度对化学浴沉积的Zn(O,S)薄膜形貌、结构和性能的影响

采用化学浴法,以ZnSO4·7H2O和SC( NH2)2作为反应前驱物,C6H5O7 Na3·2H2O作为络合剂,NH3·H2O 作为辅助络合剂和缓冲剂制备Zn(O,S)薄膜.采用SEM、EDS、XPS、XRD和透射光谱分析方法,研究氨水浓度对化学浴法制备的Zn(O,S)薄膜形貌、成分、结构和光学性能的影响以及Zn(O,S)薄膜的形成机理.结果表明:Zn(O,S)薄膜是由ZnO和ZnS纳米颗粒混合组成的,ZnO具有纤锌矿结构,ZnS是以非晶相存在.随着反应溶液中氨水浓度的降低,薄膜中所包含的ZnO逐渐减少,ZnS逐渐增加,S/Zn原子比逐渐增加,透射率和光学带隙也逐渐增大.