氧氩比及基底温度对脉冲磁控溅射Cu2O薄膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,采用单质金属铜靶作为溅射靶,在氧气(O2)和氩气(Ar)的混合气氛下在石英玻璃基底上制备Cu2O薄膜,研究了O2和Ar流量比(O2/Ar)及基底湿度对沉积的Cu2O薄膜结构、表面形貌及光学性能的影响.结果表明:在O2/Ar为30∶80的气氛条件下,基底温度在室温(RT)和100℃时均可获得单相的Cu2O＜ 111＞薄膜;薄膜表面致密、颗粒呈球状,粗糙度的均方根(RMS)值随基底温度增加而增大;薄膜的光谱吸收范围为300～ 650 nm,紫外区吸收较强,可见光区吸收强度较弱,吸收强度随基底温度的增加而增强,光学带隙(Eg)随基底温度的增加而减小.     

射频磁控溅射法制备MoS2薄膜的最佳工艺参数研究(英文)

采用射频(RF)磁控溅射法在石英衬底上制备了MoS₂薄膜。通过正交试验研究了溅射时间、溅射温度、氩气流量和溅射功率对MoS₂薄膜结构的影响。通过XRD、Raman、XPS、EDS和SEM对MoS₂薄膜的结晶度、薄膜厚度和表面形貌进行分析，得到了制备MoS₂薄膜的最佳工艺参数。发现溅射温度较高或较低结晶度都很差，在较低的溅射温度下样品的XRD衍射峰不明显。而当温度为250℃时，样品的XRD衍射峰较多，结晶度较好。根据正交试验法得出溅射温度对MoS₂的结晶效果起着至关重要的作用，其次是氩气流量。当溅射温度为250℃,氩气流量为6 mL/min,溅射时间为30 min,溅射功率为300 W或400 W时，MoS₂膜的结晶度较好。在这个条件下制备的膜较厚，但为以后的实验指明了方向。保持溅射温度、溅射功率和氩气流量不变，通过减少时间成功制备了厚度为58.9 nm的薄膜。     

溅射压强对掺钛氧化锌纳米薄膜微结构和光电性能的影响

采用射频磁控溅射法,采用不同的溅射压强将同一掺钛氧化锌靶材在普通玻璃衬底上溅射出八个TZO(掺钛氧化锌)薄膜样品,测试其微结构和光电性能,分析其薄膜性能与溅射压强之间的微观机理,从而获得制备性能优越的TZO薄膜所需的最佳溅射压强.结果表明:所有样品均为具有c轴择优取向的六角铅锌矿多晶纳米薄膜;溅射压强对薄膜微结构和光电性能有显著的影响;溅射功率为150 W,氩气流量为25 sccm,衬底温度为150℃,压强为0.5 Pa时制备的薄膜光电性能较好,具有较大晶粒尺寸,在可见光区(400 ～ 760 nm)有较高的平均透过率达91.48;,较低电阻率4.13×10-4 Ω·cm,较高的载流子浓度和较大迁移率.     

溅射功率对脉冲磁控溅射沉积Cu2O薄膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,采用单质金属铜靶作为溅射靶,在氧气(O2)和氩气(Ar)的混合气氛下,在石英玻璃衬底上制备了Cu2O薄膜.研究了溅射功率对脉冲反应磁控溅射沉积法在室温下对生长Cu2O薄膜结构、表面形貌及光学性能的影响.结果表明,在O2、Ar流量比(O2/Ar)为30∶80的气氛条件下,在60～90 W的溅射功率范围内可获得＜ 111＞取向的Cu2O薄膜;薄膜的表面粗糙度的均方根值随溅射功率的增加而增大;薄膜的光谱吸收范围为300 ～670 nm,不同溅射功率下制备的薄膜均在430 nm附近出现明显的带边吸收,其光学带隙(Eg)在2.15～2.53 eV之间变化.     

射频磁控溅射低温制备ITO薄膜

利用射频磁控溅射法低温制备铟锡氧化物薄膜,主要研究了氧氩流量比、溅射功率、溅射压强、沉积温度和靶基距等工艺参数对ITO薄膜结构和光电性能的影响.在优化的沉积条件即氧氩流量比0.1/25、溅射功率210W、溅射压强0.2 Pa、靶基距2.0 cm和衬底为100℃的低温下制备的ITO薄膜电阻率为7.3×10-4Ω·cm、可见光范围内平均透光率为89.4;.在氩气气氛中200℃低温退火60 min后,ITO薄膜的电阻率降为3.8 ×10-4Ω·cm,透光率不变.     

薄膜厚度对Ag纳米薄膜结构特性及光学性能的影响

采用密度泛函理论,研究了Ag(111)纳米薄膜的结构稳定性、电子特性及光学性能.结果表明,Ag (111)纳米薄膜原子层厚度增加到13层,即膜厚约为2.8nm时,纳米薄膜表面能趋于稳定,为薄膜能够稳定存在的临界厚度.薄膜表面处原子间为弱离子键作用,层间距变化及表面效应主要集中在表面附近几层.在可见光及红外波段,Ag(111)纳米薄膜的折射率明显高于块体材料而消光系数略高于块体材料;随着薄膜厚度的增加,在该波段,折射率减小,消光系数增加,吸收变大.     

用于HIT太阳能电池的ITO薄膜制备与性能研究

采用中频脉冲磁控溅射工艺制备ITO薄膜,研究了衬底温度和溅射功率对薄膜性能的影响.通过对二者的优化,获得了方阻为2.99Ω/□,电阻率为1.76×10-4Ω·cm,可见光波段(400～800 nm)平均透过率为82.3;的ITO薄膜.将优化后的薄膜用于电池上,制出了转化效率为14.04;的HIT太阳能电池.     

中频对向靶磁控溅射制备超薄ZnO薄膜及其在太阳电池中的应用

中频溅射制备ZnO薄膜可改善射频磁控溅射方式中沉积速率过慢的缺点.对于多层薄膜的制备,对向靶的设计可使样品避开等离子体直接轰击,减少基底薄膜的损伤.本文采用这项技术制备厚度约为50nm的ZnO薄膜,通过调整工作压强、溅射功率、氧氩比等工艺条件,制备出均匀致密,结晶质量高,电阻率在102～103Ω·cm之间,可见光区透过率达到90;的ZnO薄膜.将其应用到CIGS太阳电池中发现,具有50nm厚度的ZnO层的CIGS太阳电池的性能较无ZnO层的太阳电池都有了很大提高.     

Nb掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了高质量的Nb掺杂ZnO( NZO)透明导电薄膜.为了研究薄膜厚度对薄膜性质的影响,制备了五个厚度分别为239 nm,355 nm,489 nm,575 nm和679 nm的样品.XRD结果表明,ZnO∶ Nb薄膜是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,并且具有垂直于衬底的c轴择优取向.随着膜厚的增加,薄膜的结晶质量明显提高.当厚度从239 nm增加到489 nm时,平均晶粒尺寸从19.7 nm增加到24.7 nm,薄膜的电阻率持续减小;当厚度进一步增加时,晶粒尺寸略有减小,电阻率有所增加.本实验获得的最低电阻率为4.896×10-4Ω·cm.随膜厚的增加,光学带隙先增大后减小.所有薄膜在可见光区域的平均透过率均超过88.3;.     

磁控溅射PbSe薄膜厚度对其结构及光学特性的影响

本文利用射频磁控溅射法在200℃的玻璃衬底上沉积了纳米晶PbSe薄膜,薄膜厚度分别为200 nm、250 nm、500 nm及600 nm.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)及紫外-可见分光光度计,分别研究了不同厚度PbSe薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性.结果表明:随膜厚增大,PbSe (200)晶面的择优取向显著增强,薄膜的结晶质量逐渐提高.此外,随薄膜厚度增加吸收边发生红移.膜厚为200nm、250 nm时,薄膜的禁带宽度为1.89 eV和1.60 eV;膜厚较大(500 nm及600 nm)时,带隙宽度减小至1.41 eV和1.34 eV,与太阳的光谱辐射更加匹配.因此,我们认为厚度较大的PbSe薄膜更适于用做太阳能电池的吸收层.     

衬底温度对碲化镉薄膜结构及光学性能的影响

碲化镉(CdTe)因具有良好的光电性能和吸收性能经常被作为太阳电池的吸收层材料.以纯度为99.99;的CdTe陶瓷靶为靶材在玻璃衬底上采用射频磁控溅射的方法制备了一系列的CdTe薄膜,研究了衬底温度对样品薄膜的厚度、结构和光学性能的影响.结果表明:随着衬底温度的增加薄膜的厚度在逐渐地减少;制备的薄膜都是立方闪锌矿结构且具有高度的(111)面择优取向;薄膜对可见光有较好的吸收性能,随衬底温度的增加而减小.     

衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响

衬底温度是磁控溅射法制备氧化锌薄膜中一个非常重要的工艺指标,探索衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响对制备环保型高质量氧化锌紫外屏蔽材料具有重要意义。以质量分数99.99%的氧化锌陶瓷靶为溅射源,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上沉积了氧化锌紫外屏蔽薄膜,通过X射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计进行测试和表征,研究了不同衬底温度对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响。实验结果表明:制备所得薄膜均为六角纤锌矿结构,具有沿(002)晶面择优取向生长的特点,其晶格常数、晶粒尺寸、透过率、光学能隙、可见荧光、结晶质量等都与衬底温度密切相关,当衬底温度为250 ℃,溅射功率160 W,氩气压强0.5 Pa,氩气流速8.3 mL/min,沉积时间60 min时,所得氧化锌薄膜样品取向性最好,晶粒尺寸最大,薄膜结构致密,具有良好的光学性能和结晶质量。     

射频磁控溅射生长ZnO薄膜及性能研究

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底生长ZnO及ZnO∶ Al薄膜,通过改变氩氧比、衬底温度和溅射功率获得样品.用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜进行表征.结果发现:室温下40W的溅射功率1h的溅射时间,改变氩氧比获得样品.XRD图谱中无明显衍射峰出现;紫外可见光分光光度计测试结果显示400nm波长以下,透光率在90;以上.说明薄膜生长呈无定形.衬底温度高于200℃样品,XRD有明显(002)衍射峰出现,在400～ 800 nm波长范围,透光率在88;以上,衬底温度300℃时,XRD衍射峰半高宽最小,晶粒尺寸大.TEM显示:衬底300℃晶粒尺寸最大,晶体发育好.在200℃掺铝ZnO薄膜,(002)峰不明显,有(101)峰出现.     

高硼硅玻璃薄膜的磁控溅射沉积及性能研究

本文采用射频磁控溅射法,以高硼硅玻璃为靶材,在高硼硅玻璃基底上制备高硼硅玻璃薄膜。探讨磁控溅射法与熔融法制得的高硼硅玻璃的性能差异,研究磁控溅射功率对高硼硅玻璃薄膜质量的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、台阶仪、紫外可见(UV-Vis)分光光度计和纳米压痕仪器等对薄膜的物相结构、成分、沉积速率、透光率,以及纳米硬度和杨氏模量进行表征与分析。结果表明:本实验所制备的高硼硅玻璃薄膜为非晶态结构;当工作气压为0.6 Pa时,薄膜的沉积速率随溅射功率上升不断增加;对比不同溅射功率下的透光率,发现高硼硅玻璃薄膜对基体的透光性影响较小,当溅射功率为150 W,可见光透光率损失仅为2%;不同溅射功率下获得薄膜的纳米硬度和杨氏模量随溅射功率先增大后减小,在120 W时达到最大峰值,相较于原玻璃基底分别提升3%和3.5%。     

Preparation of indium tin oxide thin films without external heating for application in solar cells

Indium tin oxide (ITO) films were grown without external heating in an ambient of pure argon by RF-magnetron sputtering method. The influence of argon ambient pressure on the electro-optical properties of as-deposited ITO films was investigated. The morphology, structural and optical properties of ITO films were examined and characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), atomic force microscopy (AFM) and UV–VIS transmission spectroscopy. The deposited ITO films with a thickness of 300 nm show a high transparency between 80% and 90% in the visible spectrum and 14–120 Ω/□ sheet resistance under different conditions. The ITO films deposited in the optimum argon ambient pressure were used as transparent electrical contacts for thin film Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) solar cells. CIGS solar cells with efficiencies of the order of 7.0% were produced without antireflective films. The results have demonstrated that the developed ITO deposition technology has potential applications in thin film solar cells.     

溅射法制备YAG:Ce3+荧光薄膜

以自制铈掺杂立方相钇铝石榴石(YAG∶Ce3+)荧光粉为原料经冷静压压制得到粉末靶材,在纯氩气气氛下通过射频磁控溅射法在石英玻片上镀膜,随后在氩气气氛下1100℃/3 h热处理得到YAG∶Ce3+荧光薄膜。系统探讨了溅射功率、靶间距等因素对YAG∶Ce3+荧光薄膜物理和发光性能的影响。分析发现采用粉末靶可以明显提高YAG∶Ce3+薄膜溅射沉积速率,在靶间距20 mm,溅射功率300 W的制备条件下得到的荧光薄膜经450 nm蓝光激发时,可发射524 nm的光,较商用荧光粉发射峰略有蓝移。粉末靶溅射制备荧光薄膜具有大规模实际应用潜力。     

衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,在不同的衬底温度下制备了钽(Ta)掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜,采用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致发光(PL)光谱研究了衬底温度对制备的Ta掺杂ZnO薄膜的组分、微观结构、形貌和光学特性的影响.EDS的检测结果表明,Ta元素成功掺入到了ZnO薄膜;XRD图谱表明,掺入的Ta杂质是替代式杂质,没有破坏ZnO的六方晶格结构,随着衬底温度的升高,(002)衍射峰的强度先增大后降低,在400℃时达到最大;SEM测试表明当衬底温度较高时(400℃和500℃),Ta掺杂ZnO薄膜的晶粒明显变大;紫外-可见透过光谱显示,在可见光范围,Ta掺杂ZnO薄膜的平均透光率均高于80;,衬底不加热时制备的Ta掺杂ZnO的透光率最高;制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度范围为3.34~3.37eV,衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度最小,为3.34eV.PL光谱表明衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜中缺陷较多,这也是造成薄膜禁带宽度变小的原因.     

溅射功率和溅射时间对Mg2Si纳米晶薄膜结构和电阻率的影响

采用射频磁控溅射在蓝宝石衬底上制备了Mg₂Si纳米晶薄膜,研究了Mg₂Si烧结靶溅射功率(90~140 W)及溅射时间(10~60 min)对Mg₂Si薄膜的结构和电阻率的影响。结果表明:随着溅射功率增加,样品的XRD衍射峰逐渐增强;但当功率超过100 W时,样品中出现了偏析出来的单质Mg。随着溅射时间增加,样品的XRD强度先增强后减弱,溅射时间为40 min时,样品的XRD衍射峰最强;继续增加溅射时间,样品中出现微弱的MgO衍射峰。所有样品均呈现出Mg₂Si晶体的特征拉曼峰,即256 cm^-1附近的F_2g模及347 cm^-1附近的F_1u(LO)模。随着溅射功率增加,样品的电阻率减小;随着溅射时间增加,样品的电阻率先减小后增大,溅射时间为40 min时,样品的电阻率最小。