氧分压对纳米ZnO薄膜光致发光特性的影响

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射仪及荧光分光光度计研究了氧分压变化对ZnO薄膜的微观结构及光致发光特性的影响.结果表明,当工作气压恒定时,合适的氧分压能够提高ZnO薄膜的结晶质量.对样品进行光致发光测量时,所制备ZnO薄膜样品在400 mm左右出现较强紫光发射,在446 nm出现蓝光发射,经分析认为紫光发射来源于激子复合,而446 nm左右的蓝光发射来源于ZnO薄膜内部的Znj缺陷.     

射频磁控溅射制备ZnO纳米薄膜的研究

采用磁控溅射的方法来制备ZnO纳米薄膜。薄膜的晶体特性以及表面结构主要通过X射线衍射、扫描电子显微镜及原子力显微镜来进行表征。     

热氧化法制备的ZnO薄膜的光致发光特性研究

在空气中利用热氧化方法分别在P型硅、高阻硅、陶瓷以及N型硅衬底上制备了氧化锌(ZnO)薄膜.同时在氧气中、P型硅衬底上氧化制备少量氧化锌薄膜加以比较.氧化时间固定为1 h,氧化温度300℃～800℃.采用X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)光谱研究比较薄膜的结构和PL特性.发现在氧气中氧化样品质量明显好于在空气中氧化的样品.氧气中300℃氧化时有最窄的半高宽和最大的晶粒尺寸.在高阻硅材料衬底上制备的ZnO薄膜表现出较好的紫外发射带,而在陶瓷材料上表现出较好的绿色发射带.而N型材料也是较好的紫外发射材料,P型材料在低温下表现出较好的发光特性.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

热氧化法制备ZnO薄膜及其特性研究

用热氧化金属Zn膜的方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜。X射线衍射结果表明,500℃氧化的样品的结晶性能最好。随氧化温度的升高,薄膜内的应力方向在450~500℃之间发生转变,从沿c轴的张应力变为压应力。500℃氧化的样品的室温光致发光(PL)谱中,紫外峰的半高宽为94.8meV,其强度与深能级发射强度之比高达162。氧化温度超过700℃后,样品的PL谱以深能级发射为主,对此现象产生的原因进行了讨论。     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理．用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响．ZnO（002）面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO（102）面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小．770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2（200）衍射峰．同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强．通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2（200）衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面．     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

XRD对ZnO 薄膜生长条件和退火工艺的优化

利用等离子体MOCVD设备在(001)蓝宝石上生长了ZnO薄膜。通过对在不同条件下生长的薄膜样品X射线衍射的测量和分析,优化了薄膜的生长条件,长出了半高宽仅为0.15°的单一取向的高质量ZnO薄膜,并发现生长过程中多次退火或掺氮在薄膜中引入了张应力,而生长结束后一次退火却引入了压应力。     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

射频磁控溅射制备ZnO纳米薄膜的研究

采用磁控溅射的方法来制备ZnO纳米薄膜.薄膜的晶体特性以及表面结构主要通过X射线衍射、扫描电子显微镜及原子力显微镜来进行表征.     

Ga掺杂ZnO薄膜的MOCVD生长及其特性

利用低压MOCVD技术在(0002)蓝宝石上外延获得高质量的ZnO∶Ga单晶薄膜,并研究了Ga的不同掺杂浓度对材料电学和光学特性的影响．当Ga/Zn气相摩尔比为3.2 at%时,ZnO(0002)峰半高宽仅为0.26°,载流子浓度高达2.47e19cm－3,透射率高于90%;当载流子浓度升高时,吸收边出现明显的Burstein-Moss蓝移效应．同时室温光致发光谱显示,紫外峰位随载流子浓度的增加而发生红移,峰形展宽,这和Ga高掺杂所引起的能带重整化效应有关．当Ga/Zn比达到6.3 at%时,由于高掺杂浓度下Ga的自补偿效应导致载流子浓度下降．     

Ga掺杂ZnO薄膜的MOCVD生长及其特性

利用低压MOCVD技术在(0002)蓝宝石上外延获得高质量的ZnO:Ga单晶薄膜,并研究了Ga的不同掺杂浓度对材料电学和光学特性的影响.当Ga/Zn气相摩尔比为3.2 at%时,ZnO(0002)峰半高宽仅为0.26°,载流子浓度高达2.47×1019cm-3,透射率高于90%;当载流子浓度升高时,吸收边出现明显的Burstein-Moss蓝移效应.同时室温光致发光谱显示,紫外峰位随载流子浓度的增加而发生红移,峰形展宽,这和Ga高掺杂所引起的能带重整化效应有关.当Ga/Zn比达到6.3 at%时,由于高掺杂浓度下Ga的自补偿效应导致载流子浓度下降.     

本征和Al3+掺杂ZnO薄膜的特性研究

采用溶胶-凝胶方法在载玻片衬底上制备了本征及不同Al3+掺杂浓度的ZnO:Al薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜,紫外-可见光吸收光谱及霍尔效应研究了Al3+掺杂浓度对ZnO:Al薄膜结构和光电性能的影响。结果显示,ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构,具有很高的沿c轴的(002)择优取向,Al3+掺杂并没有改变ZnO的晶体结构,只是Al取代了Zn;掺杂前后薄膜样品均在ZnO带边吸收的位置有较强的吸收而在可见光范围吸收较小;并且当Al3+掺杂浓度为1.5%(摩尔百分比)时所获得的ZnO:Al薄膜具有最小的电阻率,为26Ωcm。     

Thermoelectric Properties of Al-Doped ZnO Thin Films

We have prepared 2 % Al-doped ZnO (AZO) thin films on SrTiO₃ substrates by a pulsed laser deposition technique at various deposition temperatures (T _dep = 300–600 °C). The thermoelectric properties of AZO thin films were studied in a low temperature range (300–600 K). Thin film deposited at 300 °C is fully c-axis-oriented and presents electrical conductivity 310 S/cm with Seebeck coefficient ?65 μV/K and power factor 0.13 × 10^?3 Wm^?1 K^?2 at 300 K. The performance of thin films increases with temperature. For instance, the power factor is enhanced up to 0.55 × 10^?3 Wm^?1 K^?2 at 600 K, surpassing the best AZO film previously reported in the literature.     

ZnO薄膜的制备及其热辐射性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备了不同厚度的氧化锌薄膜。研究了不同的溶胶配比、浓度对热辐射性能的影响。结果表明,当溶胶配比为1：1、浓度为0．8％时,ZnO薄膜的热辐射性能最好,吸波能力最强。用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对薄膜的组织结构和形貌进行了表征。结果表明,该ZnO薄膜呈（002）面择优取向的六方纤锌矿晶体结构,具有较好的结晶性能。     

ZnO纳米颗粒薄膜的制备及其光学特性

采用化学回流法制备了3种不同粒径的ZnO纳米颗粒,然后旋涂在ITO玻璃衬底上,形成样品a、b和c3种ZnO纳米颗粒薄膜.场发射扫描电子显微镜(FESEM)结果显示,3种样品晶粒都呈颗粒形状,形成的薄膜较平整,平均晶粒尺寸分别为(φ)5 nm、(φ)25 nm和(φ)40 nm.X线衍射(XRD)结果表明,ZnO纳米颗粒为多晶六方晶系纤锌矿结构.样品a、b在可见光区有很少的光吸收,在紫外光区有很强的吸收,而由于纳米颗粒的直径较大,样品c在紫外和可见光区都存在很强的吸收.室温下的光致发光谱表明,样品a有一个近带边(NBE)紫外发射峰和蓝光发射峰,样品b、c出现一很宽的深能级缺陷相关的可见光发光带,这说明3种薄膜都存在大量的本征缺陷.     

退火温度对ZnO薄膜晶体管电学性能的影响

采用光刻剥离法和射频磁控溅射技术在带有热氧化层的硅衬底上制备了以氧化锌(ZnO)为沟道层的薄膜晶体管(ZnO-TFT).研究了不同温度退火处理对ZnO-TFT电学性能的影响,发现随着ZnO薄膜退火温度的增加,ZnO-TFT的阈值电压减小,电子的场效应迁移率增大.用原子力显微镜(AFM)对ZnO薄膜的微区结构进行观察,发现ZnO薄膜的平均粒径随退火温度的增加而增大,表明ZnO-TFT电学性质和沟道层薄膜晶粒大小密切相关.     

ZnO薄膜和量子阱的生长及光学特性

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.     

Growth and Optical Properties of ZnO Films and Quantum Wells

研究了用MOCVD法在蓝宝石(Al2O3)(0001)和(1120)衬底上制备ZnO薄膜时的生长特性.详细研究了采用Al2O3(0001)衬底时生长温度与压力的影响.由于存在比较大的晶格失配,一般容易得到ZnO纳米结晶,不容易获得既平坦且质量又好的ZnO薄膜.生长温度对薄膜-衬底界面的生长模式有很大的影响;而生长压力对ZnO纳米结晶的形状有决定性作用.通过适当控制生长温度及压力,可以得到ZnO薄膜或不同形状的纳米结构.当采用Al2O3(1120)衬底时,由于晶格失配较小,能保持平坦层状生长,临界膜厚远远大于采用Al2O3(0001)衬底的结果.在Al2O3(1120)衬底上制作了ZnO/MgZnO量子阱并研究了其光学特性.观察到了量子化能级间以及在载流子间的跃迁引起的发光.由压电效应引起的内建电场约为3×105V/cm.同时发现采用低温低压生长可以增大ZnO中受主杂质浓度,有利于获得p型ZnO.