(Li,Mg)∶ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备及特性表征

利用溶胶-凝胶旋涂制膜方法制备了具有良好表面形貌及c轴择优取向性的(Li,Mg)∶ZnO薄膜。重点研究了该法制膜时不同膜厚(Li,Mg)∶ZnO薄膜的结构及光学性质。扫描电子显微镜(SEM)图像及X射线衍射(XRD)图谱分析结果表明随着膜厚的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,薄膜的晶化程度及c轴择优取向性增强。但薄膜厚度的增加是有一定范围的,当薄膜厚度过大时,薄膜均匀性、致密性及c轴择优取向性显著下降。样品的荧光光致发光(PL)谱表明,Mg的掺入使近紫外发光峰出现了蓝移,恰当膜厚的(Li,Mg)∶ZnO薄膜发光特性主要以深能级发射(DLE)为主,蓝绿发光峰强度很高。     

(Li,Mg):ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备及特性表征

利用溶胶-凝胶旋涂制膜方法制备了具有良好表面形貌及c轴择优取向性的(Li,Mg):ZnO薄膜.重点研究了该法制膜时不同膜厚(Li,Mg):ZnO薄膜的结构及光学性质.扫描电子显微镜(SEM)图像及X射线衍射(XRD)图谱分析结果表明随着膜厚的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,薄膜的晶化程度及c轴择优取向性增强.但薄膜厚度的增加是有一定范围的,当薄膜厚度过大时,薄膜均匀性、致密性及c轴择优取向性显著下降.样品的荧光光致发光(PL)谱表明,Mg的掺入使近紫外发光峰出现了蓝移,恰当膜厚的(Li,Mg):ZnO薄膜发光特性主要以深能级发射(DLE)为主,蓝绿发光峰强度很高.     

磁控溅射ZnO基TFT的研究

采用直流磁控溅射在SiO2/n-Si(111)衬底上沉积了Al薄膜,经过光刻、刻蚀形成源漏极,再采用射频磁控溅射沉积ZnO薄膜作为有源层,成功制备了底栅顶接触结构的ZnO-TFT,Al膜厚135nm,ZnO膜厚110nm.实验结果表明,薄膜晶体管展示出明显的栅控特性以及饱和特性,ZnO薄膜沿C轴择优取向生长,且在可见光...     

ZnO/Ag/ZnO多层膜的制备和性质研究

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶和直流磁控溅射Ag靶的方法制备了ZnO/Ag/ZnO多层膜。用X射线衍射仪、紫外–可见分光光度计、四探针测试仪和金相显微镜对ZnO/Ag/ZnO薄膜的结构、光学透过率、方阻和稳定性进行了研究。结果表明,ZnO(60nm)/Ag/(10nm)/ZnO(60nm)薄膜呈现多晶结构,薄膜在520nm处的光学透过率高达87.5%,方阻Rs为6.2Ω/□。随着顶层ZnO薄膜厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO薄膜的稳定性提高。     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜，N2O为生长气氛．利用X射线衍射（XRD），Hall实验，X射线光电子能谱（XPS）和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究．结果表明，薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量，N以N-Al键的形式存在．N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时，共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值，载流子浓度为2.52e17cm－3，电阻率为57.3Ω·cm，Hall迁移率为0.43cm2/(V·s)．N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向，在可见光区域透射率高达90%．     

镁掺杂对ZnO薄膜光诱导亲水性的影响

采用溶胶-凝胶法在Si(111)制备了一系列Mg掺杂的ZnO薄膜。用X射线衍射仪、原子力显微镜和接触角测试仪测量薄膜的微结构、表面形貌和表面接触角。结果表明：Mg掺杂ZnO薄膜仍为六角纤锌矿型结构,所有薄膜均具有较好的c轴择优取向。随着Mg掺杂含量的增加,薄膜的粗超度从2.14nm增大到9.56nm,薄膜表面接触角由89? 减小到 82?。通过对薄膜交替进行紫外光照和黑暗放置(或热处理),可以实现其表面疏水与超亲水性之间的可逆转化,光诱导可逆转化效率随Mg掺杂含量的增加而增大。     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。     

Ti-Al共掺ZnO薄膜的应力、结构和光电性能研究

利用直流磁控溅射工艺,在水冷玻璃衬底上成功沉积出了高透光、低电阻率的Ti-Al共掺ZnO(TAZO)透明导电薄膜.X射线衍射(XRD)研究结果表明,TAZO薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构多品薄膜.研究了TAZO薄膜的应力、结构以及光电性能与薄膜厚度的关系,结果表明.当薄膜厚为531 nm时,薄膜晶格畸变最小,具...     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜,N2O为生长气氛.利用X射线衍射(XRD),Hall实验,X射线光电子能谱(XPS)和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究.结果表明,薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量,N以N-Al键的形式存在.N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时,共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值,载流子浓度为2.52×1017cm-3,电阻率为57.3Ω·cm,Han迁移率为0.43cm2/(V·s).N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向,在可见光区域透射率高达90%.     

氧氩流量比对RF溅射ZnO:Mg薄膜结构及光学性能的影响

利用射频(RF)磁控溅射技术,采用单质Zn靶和 MgO陶瓷靶共溅射,在O₂和Ar气的混合气氛下制备了Mg掺杂ZnO(ZnO:Mg)薄膜,并通过改变O₂和Ar的流量比O ₂/Ar,研究了 对ZnO:Mg薄膜的物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,室 温下O₂/Ar在1∶1～3∶1 范围内制备的薄膜均为单相的ZnO(002)薄膜,薄膜具有三维(3D)的结核生长模式;沉积的 ZnO:Mg薄膜在 N₂氛下200℃退火处理后,O₂/Ar为3∶1制备的薄膜在380～1200nm光谱范围内具有较高的透过率,可见光区平 均透过率约为85%、最大透过率达90%;薄膜的光学带隙 Eg为3.51eV,Mg掺杂对ZnO薄膜的光学带隙具有 较为明显的调制作用;采用极值包络线法计算表明,薄膜在589.3nm 处的折射率为1.963,膜厚约285nm。     

Ag层的厚度对ZnO/Ag/ZnO多层膜性能的影响

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法制备了不同厚度Ag夹层的ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)多层膜.分别用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、四探针测试仪对样品的结构、光学性质、电学性质进行了研究.结果表明:随着Ag层厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO多层膜呈现多晶结构,Ag(111)衍射峰的强度增强.Ag夹层厚度为11nm时,ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)膜在554nm处的透过率高达92.3%.随着Ag层厚度的增加,Ag膜的特征吸收峰呈现红移和宽化,ZnO/Ag/ZnO多层膜的面电阻先减小后趋于稳定.     

紫外光照下ZnO基薄膜的光电和气敏特性研究

用sol-gel法制备ZnO及掺杂Al3+的ZnO半导体薄膜,利用XRD和AFM对薄膜结构和形貌进行表征。测量了不同掺Al量的薄膜在紫外光照射下电阻的变化,发现随着掺Al量的增大,薄膜在紫外光(波长为365nm)照射后其电阻先减小后增大。在室温下,对薄膜在不同浓度的CO气体下的敏感特性进行了研究,随着气体浓度的增加,薄膜电阻值逐渐减小;随着掺Al量的增大,气敏灵敏性先逐渐增大后减小,发现当铝含量为r(Al:ZnO)=0.5%时,对CO气体的灵敏度最大,并对紫外光照射下气敏半导体薄膜的气敏机理进行了简单分析。     

Si衬底上MgxZn1-xO薄膜发光特性研究

采用射频磁控溅射（RFMS）法，在Si衬底上生长出具有（002）择优取向的MgxZn1-xO薄膜。透射光谱结果表明，与ZnO相比，MgxZn1-xO薄膜的吸收带边从378nm蓝移至308nm，这说明MgxZn1-xO薄膜的带隙随着Mg组分的增加而加宽。扫描电镜（SEM）能谱分析表明，薄膜中的Mg含量比靶源中的高。用不同波长的光激发得到的光致发光（PL）潜显示，在不同波长的光激励下，只出现单色蓝或绿发光峰，其它的发光峰消失，而且随着激发光波长从260nm、280nm到300nm的增加，发光峰位置分别从431nm、459nm红移至489nm，发光强度也显著增强。分析表明，这些发光峰与O空位有关。     

Ag层的厚度对ZnO/Ag/ZnO多层膜性能的影响

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法制备了不同厚度Ag夹层的ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)多层膜.分别用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、四探针测试仪对样品的结构、光学性质、电学性质进行了研究.结果表明:随着Ag层厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO多层膜呈现多晶结构,Ag(111)衍射峰的强度增强.Ag夹层厚度为11nm时,ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)膜在554nm处的透过率高达92.3%.随着Ag层厚度的增加,Ag膜的特征吸收峰呈现红移和宽化,ZnO/Ag/ZnO多层膜的面电阻先减小后趋于稳定.     

掺杂与非掺杂ZnO薄膜的对比分析

TCO薄膜具有高电导率、高可见光区透射率等特点,ZnO薄膜在透明导电材料（TCO）领域如太阳能电池、半导体激光器（LD）、发光二极管（LED）等光电嚣件上得到了广泛应用。为制备高质量的TCO薄膜,我们选择合适的衬底材料和良好的制备技术及工艺。本文采用磁控溅射实验方法。在相同溅射条件下制备出了Al-N共掺ZnO薄膜和无掺杂ZnO薄膜,然后对这两种薄膜进行了AFM、XRD、Hau测试对比分析,确定了掺杂与非掺杂ZnO薄膜优缺点,实验结果表明掺杂为Al—N共掺ZnO薄膜的各项性能指标均优于未掺杂ZnO薄膜,为进一步研究ZnO薄膜在实际应用打下一定的基础。     

基于氧化锌涂层无芯光纤的氨气传感器研究

为实现大气污染物中氨气(NH₃)的快速、准确测量，本文提出了一种基于氧化锌(ZnO)涂层单模-无芯-单模(SNS)光纤结构的高灵敏度NH₃传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH₃后自身折射率改变，进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性。通过建立NH₃体积分数与谐振波长偏移量的关系，最终实现了NH₃体积分数的测量。本文基于模式传输理论对ZnO涂层SNS传感器的光谱特性进行了仿真，仿真结果显示：当ZnO膜层的折射率从1.929变化至1.889时，60 nm和130 nm ZnO膜厚下SNS传感器的灵敏度分别为11.8 nm/RIU和28.6 nm/RIU。制备了ZnO膜厚分别为60 nm和130 nm的SNS传感器，其在NH₃体积分数为0～42.0×10^-6环境下的灵敏度相差不大，这主要是由ZnO对NH₃的吸附饱和引起的。进一步分析获得60 nm ZnO膜厚下SNS传感器的平均灵敏度为16.87×10     

室温下制备的ZnO/Ag/ZnO多层膜的性能

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法在室温下制备了不同厚度的ZnO/Ag/ZnO多层膜。对样品进行了研究。结果表明:随着Ag层厚度的增加,ZnO(002)衍射峰的强度先增加后减小,Ag(111)衍射峰的强度增强,ZnO/Ag/ZnO多层膜的面电阻先减小后趋于稳定。ZnO膜厚度增加,Ag膜易形成晶状结构,ZnO/Ag/ZnO多层膜的透射峰向长波方向移动。ZnO(60nm)/Ag(11nm)/ZnO(60nm)膜在554nm处的透过率高达92.3%,面电阻为4.2?/□,品质常数?TC最佳,约40×10–3/?。     

硅(001)衬底上生长的ZnO薄膜的AFM研究

对采用电子束反应蒸镀方法在低温下在硅（001）衬底上外延生长的ZnO薄膜的表面构像进行了原子力显微镜（AFM）观察，分析研究不同的衬底温度对薄膜表面形貌及结构特性的影响。在250℃衬底温度下获得的ZnO薄膜，膜表面平整，结构致密，表面平均不平整度小于3nm，说明在该衬底温度下获得的ZnO薄膜是高透明度、高质量、高度取向的单晶薄膜。     

Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。     

不同基底上银薄膜的光电学性质研究

用热蒸发的方法,分别在孔径约为200nm的多孔阳极氧化铝(AAO)模板和空白石英基片上室温沉积厚为25～200nm的Ag薄膜样品,研究膜厚对两种样品的微观结构和光电学性质的影响。微观结构利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)观测,光电学性质应用分光光度计及Van derPauw方法检测。结果表明,石英基片上Ag(QuartzAg)薄膜的结晶性能比AAO模板上Ag(AAO-Ag)薄膜的结晶性能好,当厚为200nm时,AAOAg薄膜形成纳米颗粒的叠层结构;AAOAg薄膜的全反射率和QuartzAg薄膜的反射率均遵循随膜厚增加而增加的规律。在同一厚度和同一波长条件下,AAOAg薄膜的光学反射率比QuartzAg薄膜小很多,当厚为109nm时,在可见光和红外光区域,QuartzAg薄膜的反射率超过95%,而AAOAg薄膜的全反射率为40%;QuartzAg薄膜在厚度为25nm时已导电,而AAOAg薄膜的厚度为37nm时才开始导电。对于同一厚度,AAOAg薄膜的方块电阻比QuartzAg薄膜的大,随着膜厚的增加,它们的差值从厚为37nm时的4.90Ω/口逐渐减小到厚为200nm时的0.37Ω/口。