GaN薄膜制备及脉冲激光沉积法的研究进展

介绍了国内外制备GaN材料的历史和现状。分析了GaN材料及其薄膜的各种制备工艺的特点,并详细介绍了采用激光沉积工艺制备GaN薄膜的研究进展。     

脉冲激光双光束沉积掺Mg的GaN薄膜的研究

采用脉冲激光双光束沉积系统在Si(111)衬底上生长了掺Mg的GaN薄膜和未掺杂GaN薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、室温范德堡霍尔测量及光致发光(PL)光谱对两类薄膜进行对比分析，结果显示，所生长的GaN薄膜均为六方纤锌矿晶体结构，掺Mg可细化所生长的GaN薄膜晶粒。随着掺Mg量的增加，GaN薄膜无需后处理即可由”型导电转化为p型导电，GaN薄膜的光学性能随p型载流子浓度增大而提高；然而掺Mg却导致GaN薄膜结晶质量下降，掺镁量过大的GaN薄膜中p型载流子浓度反而减少，光致发光中黄发射峰增强较大。研究表明通过优化脉冲激光双光束沉积参数无需任何后处理可直接获得高空穴载流子浓度的p型GaN薄膜。     

直流放电辅助脉冲激光沉积Si基GaN薄膜的结构特征

采用直流放电辅助脉冲激光沉积技术,在Si(111)衬底上生长了Ga N薄膜.XRD、AFM、PL 和Hall测量的结果表明在2～2 0 Pa沉积气压范围内,提高沉积气压有利提高Ga N薄膜的结晶质量;在15 0～2 2 0 m J/ Pluse入射激光脉冲强度范围内,随着入射激光脉冲强度的提高,Ga N薄膜表面结构得到改善.研究发现,在70 0℃衬底温度、2 0 Pa的沉积气压和2 2 0 m J/ Pluse的入射激光脉冲强度的优化工艺条件下,所沉积生长的Ga N薄膜具有良好的结构质量和光电性能.     

直流放电辅助脉冲激光沉积Si基GaN薄膜的结构特征

采用直流放电辅助脉冲激光沉积技术,在Si(111)衬底上生长了GaN薄膜.XRD、AFM、PL和Hall测量的结果表明在2～20Pa沉积气压范围内,提高沉积气压有利提高GaN薄膜的结晶质量;在150～220mJ/Pluse入射激光脉冲强度范围内,随着入射激光脉冲强度的提高,GaN薄膜表面结构得到改善.研究发现,在700℃衬底温度、20Pa的沉积气压和220mJ/Pluse的入射激光脉冲强度的优化工艺条件下,所沉积生长的GaN薄膜具有良好的结构质量和光电性能.     

脉冲激光沉积薄膜专家系统

脉冲激光淀积技术是制备薄膜的先进技术之一,具有膜成分容易做到与靶成分一致、便于控制淀积条件、适用面宽、淀积速率高、易于引入新技术等特点.为了使脉冲激光淀积技术智能化、简便化,研究开发出了"脉冲激光淀积薄膜专家系统".该专家系统具有薄膜基片选择、淀积参数确定、实验结果总结、相关数据查询等功能.本文首先阐述了该专家系统的设计思想和工作原理,然后介绍了该专家系统的功能和结构;最后对该专家系统的适用条件和进一步拓展的目标进行了讨论.利用该专家系统,成功地指导了掺钛氧化钽薄膜和钛酸锶钙薄膜的制备.(OH16)     

脉冲激光沉积系统（PLD）的应用——制备GaN薄膜

采用脉冲激光沉积技术,在Al2O3衬底上生长GaN薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究不同沉积温度、不同沉积压强对所生长的GaN薄膜晶体结构特征的影响。研究表明,在750℃的沉积温度时,GaN薄膜的结晶质量较高;在20 Pa以下的沉积气压下,GaN薄膜的晶体质量随着沉积气压的升高而提高。     

SnO2薄膜的脉冲激光沉积

采用脉冲激光沉积技术制备了ＳｎＯ２薄膜。Ｘ射线衍射结构分析表明薄膜为非晶态。在６００℃温度下退火后，由非晶薄膜转变为多晶薄膜。研究了多晶ＳｎＯ２薄膜的光电特性。在４００ｎｍ至７００ｎｍ的可见光范围内，其透过率保持在７０％到９０％。电阻率为１．９×１０－１Ωｃｍ。     

功能梯度薄膜的脉冲激光沉积研究进展

介绍了功能梯度薄膜材料的特点和应用 ;比较了功能梯度薄膜常用制备方法 ;概括了功能梯度薄膜制备中的掺杂技术并给出了脉冲激光沉积功能梯度薄膜的模型 ;论述了脉冲激光沉积技术在制备功能梯度薄膜材料方面的应用与最新进展     

脉冲激光沉积薄膜技术研究新进展

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广、最有希望的制膜技术。陈述了其原理、特点、研究方法,总结了超快脉冲激光、脉冲激光真空弧、双光束脉冲激光沉积等最新的PLD薄膜制备技术研究进展。     

非晶态有机聚合物薄膜脉冲激光沉积

非晶态有机聚合物薄膜具有低介电常数，高强度等优良物理特性，在微电子工业领域有着潜在应用价值而引起人们极大兴趣，本文就其沉积方法及沉积机制进行简要综述，并展望了其应用前景。     

超快脉冲激光沉积类金刚石膜的研究进展

综述了脉冲沉积(PLD)类金刚石膜(DLC)的优势和局限,对其局限的补偿和突破,以及脉冲沉积法的重要发展方向——超快脉冲激光沉积(Ultra-fast PLD)类金刚石膜(DLC)的研究进展。     

脉冲激光沉积类金刚石膜技术

脉冲激光沉积(PLD)技术制备类金刚石(DLC)薄膜存在着金刚石相含量较低、石墨颗粒多、薄膜与衬底附着力差、膜内应力大等技术难题,为此,研究人员研究出了多种技术措施,如通过引入背景气体、超快激光、偏压、磁场以及加热等措施提高了薄膜金刚石相含量;采用金刚石或丙酮靶材、减小单脉冲能量等措施减少了石墨颗粒;采用间歇沉积、真空退火、超快激光等措施减少了膜内应力;合理没计过渡层改善了膜与衬底间的附着力等.这些技术有力地推动了脉冲激光沉积技术的发展.     

激光脉冲沉积法在Si(100)上生长c轴择优取向的LiNbO3晶体薄膜及其性能

采用激光脉冲沉积(PLD)法在Si(100)衬底上生长得到了完全c轴择优取向的LiNbO3(LN)薄膜,X射线衍射分析表明LN(006)衍射峰的半峰宽为0.35°.利用棱镜耦合器,激光可以被耦合到LN薄膜中,形成TE和TM模式的光波导.测得LN薄膜的折射率n0为2.285,薄膜的厚度为0.199μm.     

脉冲激光沉积法制备氧化锌薄膜

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良的晶格、光学和电学性能,其显著的特点是在紫外波段存在受激发射。利用脉冲激光沉积法(PLD)在氧气氛中烧蚀锌靶制备了纳米晶氧化锌薄膜,衬底为石英玻璃,晶粒尺寸约为28-35 nm。X射线衍射(XRD)结果和光致发光(PL)光谱的测量表明,当衬底温度在100-250℃范围内时,所获得的ZnO薄膜具有c轴的择优取向,所有样品的强紫外发射中心均在378-385 nm范围内,深能级发射中心约518-558 nm,衬底温度为200℃时,得到了单一的紫外光发射(没有深能级发光)。这归因于其较高的结晶质量。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明:相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜,通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差,但表面较平整;而且随着AlN缓冲层厚度的增加,GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见,AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。