籽晶层对喷雾热分解法生长ZnO薄膜结晶质量和光电性能的影响

通过脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上沉积一层高质量的ZnO籽晶层,在籽晶层上进一步采用超声喷雾热分解(USP)法生长ZnO薄膜,研究了籽晶层对ZnO薄膜结晶质量和ZnO/Si异质结光电特性的影响。研究结果表明,在籽晶层的诱导作用下,USP法生长ZnO薄膜由多取向结构变为(002)单一取向,结晶性能得到了显著改善;籽晶层上生长的薄膜呈现出垂直于衬底生长的柱状晶结构,微观结构更加致密。通过研究紫外光照前后ZnO/Si异质结的整流特性,发现引入籽晶层后,反向偏压下异质结的光电响应显著增加,并且在开路状态下出现明显的光伏效应。

碳化温度对异质外延3C-SiC薄膜结晶质量及表面形貌的影响

本文以Si(100)为衬底,利用水平式常压冷壁化学气相沉积(APCVD)系统在不同温度(1100～1250℃)下制备的"缓冲层"上生长了3C-SiC薄膜。结果表明,薄膜为外延生长的单一3C-SiC多型,薄膜表面呈现"镶嵌"结构特征,Si/3C-SiC界面平整无孔洞。碳化温度对薄膜的结晶质量和表面粗糙度有显著的影响,当碳化温度低于或高于1200℃时,薄膜的结晶质量有所降低,且随着碳化温度的升高,薄膜表面粗糙度呈现增大的趋势。当在1200℃下制备的"缓冲层"上生长薄膜时,可以获得最优质量的3C-SiC外延膜,其(200)晶面摇摆曲线半峰宽约为0.34°,表面粗糙度约为5.2 nm。

磁控溅射法制备ZnO:Ga薄膜的结晶质量及其应力研究

以氧化锌(Zn O)掺杂氧化镓(Ga2O3)的陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了透明导电的掺镓氧化锌(Zn O:Ga)薄膜.通过X射线衍射仪测试研究了衬底温度对薄膜结晶性能及其残余应力的影响.研究结果表明:所有Zn O:Ga薄膜均为六角纤锌矿型的多晶结构并具有(002)方向的择优取向特性,其结晶性能和残余应力与衬底温度密切相关.随着衬底温度的升高,薄膜的(002)择优取向程度和晶粒尺寸呈现出先增大后减小的变化趋势,而薄膜的残余压应力则单调减小.当衬底温度为400℃时,Zn O:Ga薄膜具有最大的晶粒尺寸(75.1 nm)、最大的织构系数TC(002)(2.995)、较小的压应力(-0.185 GPa)和最好的结晶性能.

微喇曼和红外光谱法研究化学气相沉积金刚石多晶膜结晶质量特性

研究了化学气相沉积多晶膜的宏观性能(颜色和透光性)与微观性能(结晶质量、相纯度和氢杂质含量)之间的关系,喇曼谱与金刚石膜中氢杂质含量(红外光谱测得)的关联性.给出了根据颜色和透明度来区分样本膜质量的实验依据,颜色较深的膜的结晶质量差、相纯度低、氢杂质含量高,1 332cm-1金刚石特征喇曼峰强度低,半峰宽大.由于多晶膜生长不均匀性、多晶以及粗糙度的影响,生长面的微喇曼光谱随采样点变化会产生较大的偏差,而光滑生长界面的喇曼光谱随采样点的变化偏差较小,因此生长界面的喇曼光谱更能反映化学气相沉积法制备金刚石膜的整体质量.

横向外延GaN结晶质量的同步辐射研究

采用同步辐射X光衍射技术研究了α -Al2 O3(0 0 0 1)衬底上横向外延GaN的结构特征。发现横向生长区的GaN(0 0 0 1)晶面与窗口区的GaN(0 0 0 1)晶面在垂直掩模方向上存在取向差。ω/2θ联动扫描发现横向生长区的GaN的衍射峰半高宽约为窗口区GaN的一半 ,这表明横向外延生长技术在降低GaN穿透位错密度的同时 。

丁醇酯含量对青霉素G钾工业盐共沸结晶质量的影响

目的:提高青霉素 G 钾工业盐成品的质量,降低成本。方法:通过小试验限定丁醇酯含量。结果:当丁醇酯含量控制在43%以下时,青霉素 G 钾工业盐成品质量完成可以保证同时降低成本。结论:该小试结果用于生产,已完全达到预期目的。

不同激光能量和Zr/Ti比对PLD法制备PZT薄膜结晶质量的影响

典型的压电材料Pb(Zr0.52Ti0.48)O3因其优异的性能,可用来制备各种类型的压电器件,一直受到许多研究者的关注。采用PLD法在SrTiO3(100)单晶衬底上制备出了不同组分的PZT薄膜,讨论了不同激光能量和Zr/Ti比对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜结晶质量的影响,得出最佳生长PZT薄膜的条件,并分析其(002)摇摆曲线,结果显示Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜表面比较均匀,均方根粗糙度较小,体现出较好的结晶质量。最后根据谢乐公式可得出其所制备的薄膜晶粒尺寸在2~6 nm范围内,可以用于器件制作。

无重力状态能提高蛋白质的结晶质量

在万籁俱寂的宇宙空间里,蛋白质结出的晶体要比地球上结出的晶体更大而且排列更有序。养育于外层空间的蛋白质结晶也许生来就比它们在地球上土生土长的同宗兄弟们要胜一筹。这项试验的内容是宇航员们在航天飞机上培养蛋白质结晶体。结果,长成的晶体要比在地球上同样条件下培养的蛋白质结晶大得多,而且还提供了更完美的结构数据。在过去,某些科学家曾提出过他们的看法:在太空中培养蛋白质结晶而获得的任何质量上的提高将抵不上在那里制造这些晶体而附加的耗费。然而最新的结果却提供了有力的佐证:那些对在太空中培养蛋白质结晶持异议的人是错的,位于伯明翰的阿拉巴马大学的拉里·德卢克斯(Larry Delueas)这样说道。我们已经看到的这些质量方面的提高,他接着说道:“

ZnTe晶体中夹杂相的退火调控与结晶质量提升

太赫兹技术的不断发展和在各个领域的进一步应用,对碲化锌(ZnTe)电光晶体提出越来越高的要求。采用Te溶剂法生长碲化锌晶体,可以有效降低晶体的生长温度,但不可避免的会引入Te夹杂相,进而影响其结晶质量。本工作提出利用Zn气氛等温退火和梯度退火2种方法,在不同退火温度下成功消除了ZnTe晶体内部尺寸小于10μm的Te夹杂相,发现夹杂相去除效率与退火温度和梯度密切相关。经过650℃,100 h的梯度退火后,Te夹杂相去除效率可达83%。Zn气氛退火后,晶体内部出现V_(Te)-Te_(i)复合缺陷,表明退火中存在扩散导致的缺陷反应,对晶体的结晶质量和光学性能产生影响。通过对退火前后晶体的X射线摇摆曲线衍射峰的研究,发现去除Te夹杂后晶体结晶质量总体提高,证明Te夹杂相是左右ZnTe晶体结晶质量的主要结构缺陷。

CVD法制备的高结晶质量二维β-Ga_(2)O_(3)薄膜性质研究

为了能够得到高质量的薄膜,降低实验成本,通过化学气相沉积(CVD)方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga_(2)O_(3)薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱进行证实。XRD结果显示,薄膜的最佳生长温度为750℃。对比不同载气下合成的β-Ga_(2)O_(3)薄膜可知,Ar气是生长薄膜材料的最佳环境。为了实现高结晶质量的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,在Ar气环境下改变薄膜的生长时间,XRD结果发现,生长时间20 min的薄膜具有高结晶质量。最后,将其转移到300 nm厚氧化层的Si/SiO_(2)衬底上,并通过原子力显微镜测试,证实了16 nm厚的二维Ga_(2)O_(3)薄膜。

沉积功率对金刚石薄膜质量和结合性能的影响

借助SEM、XRD和Raman光谱等分析方法对不同沉积功率条件下合成的金刚石膜形貌、结构和质量进行了表征，并采用压痕试验法评定了金刚石膜与基体的结合性能。结果表明，沉积功率对金刚石膜的结晶质量、纯度、残余应力、点阵畸变、嵌镶块尺寸有影响。高的沉积功率使基体表面显微粗糙化，并发生脱碳现象，显著改善了金刚石膜与基体的结合性能。

钼片上少层MoS_(2)薄膜制备及其结构性能研究

采用气-固法在Mo基片制备高结晶质量的少层MoS_(2)薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和光学显微镜(OM)对样品的结构和形貌进行表征,研究生长温度对薄膜结构、形貌和光致发光性能的影响。结果表明:在温度为800,900,1000℃生长的大面积薄膜呈现枝状晶结构;随着生长温度的增加制备的薄膜结晶性能越来越好;所有样品特征拉曼峰均位于385.7 cm^(-1)和410.8 cm^(-1)附近,这两个特征峰的差值为25.1 cm^(-1),表明生长的薄膜为少层MoS_(2)膜;所有样品在693 nm处出现发光峰,对应带隙1.789 eV属于直接带隙半导体。该方法制备的薄膜在实现具有宽波段吸收和高光响应度的光电探测器件方面具有重要的应用价值。

低成本TiO_2结晶釉的研制

介绍了一种以成本低廉的玻璃粉为主要熔剂,成分简单的TiO2结晶釉的研制方法,并给出晶花饱满的结晶釉配方为:玻璃粉:71.8%,长石:9.6%,TiO2:18.7%,同时还探讨了影响结晶釉质量的产生因素。

高质量CdSe单晶生长及其OPO性能研究

本文利用有籽晶的HPVGF法生长了尺寸为∅54 mm×25 mm的高质量CdSe单晶,晶体为纤锌矿结构,(002)和(110)面的XRD摇摆曲线半高宽分别为54.4″和45.6″。使用红外显微镜和扫描电镜-能谱分析仪对晶体内部的夹杂相进行测试,表明晶体内部存在小尺寸富Se夹杂相。CdSe晶片在2.5~20μm范围内的透过率高于68%,平均吸收系数为0.037 cm^-1。制备出尺寸为10 mm×12 mm×50 mm且满足第Ⅱ类相位匹配条件的CdSe晶柱,在重频1 kHz,波长2.09μm的Ho∶YAG调Q泵浦源激励下,实现了中心波长为11.47μm,线宽为33.2 nm的激光输出,最大输出功率为389 mW。

碲硒锌镉单晶体的垂直布里奇曼法生长与性能研究

碲锌镉(CdZnTe)是目前最重要的室温半导体核辐射探测器材料。而在CdZnTe晶格中以Se替位部分Te得到碲硒锌镉(CdZnTeSe),将使得晶格中离子键的成分增加,从而提高晶体的硬度,降低Cd空位和Te夹杂物缺陷浓度,提升材料质量。为了获得适宜于核辐射探测器制备的CdZnTeSe晶体,研究了富Te条件下CdZnTeSe晶体的垂直布里奇曼法生长,成功制备出直径为21 mm、长度超过70 mm的Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te_(0.97)Se_(0.03)单晶锭。所得Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te_(0.97)Se_(0.03)晶体的(110)面X射线衍射摇摆半峰宽达到0.104°,而Te夹杂相的尺寸小于5μm,表明晶体具有良好结晶性。Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te_(0.97)Se_(0.03)晶锭尾部的能带隙和红外透过率均低于晶锭的头部和中部,这可归因于Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te_(0.97)Se_(0.03)在垂直布里奇曼法生长过程中存在潜热释放不足导致的晶体后续生长阶段的结晶性下降。而CdZnTeSe晶锭的头部和中部的电学性能指标达到了室温核辐射探测器制备要求。

靶基距对脉冲激光沉积β-FeSi_2薄膜质量的影响

常用的分子束外延、粒子束沉积法难以获得均匀、致密性好的单一相β-FeSi2薄膜,利用脉冲激光沉积及热退火处理法在P型Si(100)基片上制备了均匀的单一相β-FeSi2薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜及红外光谱仪研究了靶基距对β-FeSi2薄膜的结构、组分、结晶质量、表面形貌及光吸收特性的影响。结果表明:随着靶基距的增加,薄膜的晶化程度先变差后增强再变差,晶粒尺寸先减小后增大再减小,颗粒分布均匀性先变好后变差;表面粗糙度先减小后增大;靶基距为40 mm时,β-FeSi2薄膜的结晶度较高,颗粒大小均匀、趋于球形化,薄膜致密性较好,粗糙度较低,对红外光的吸收较好。

衬底温度对低温制备铜铟镓硒薄膜结晶性能的影响

采用低温三步共蒸发法在柔性聚酰亚胺衬底上制备了铜铟镓硒(CIGSe)薄膜,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征了CIGSe薄膜的结晶质量和晶体结构,探讨了低温沉积工艺中第二步和第三步衬底温度与薄膜晶粒尺寸、织构取向和结晶性能的关系。结果表明:随着第二步和第三步衬底温度同时升高,CIGSe薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,镓的两相分离现象逐渐消失;保持第二步衬底温度不变,随着第三步衬底温度进一步升高,CIGSe薄膜的晶粒尺寸继续增大,薄膜的结晶质量显著改善;第二步和第三步衬底温度的变化对CIGSe薄膜的织构取向基本没有影响。

PECVD法制备高结晶GaN薄膜及其光电响应性能

采用一种简单、绿色、低成本的等离子增强化学气相沉积(PECVD)法,在950℃下成功制备了高结晶质量的GaN薄膜.为了提高GaN薄膜结晶质量和弄清GaN薄膜光响应机制,研究了GaN缓冲层制备温度对GaN薄膜结晶质量和光电性能的影响.研究表明,随着GaN缓冲层制备温度的增加,GaN薄膜的结晶质量先提高后降低,在缓冲层温度为875℃时,结晶质量最高,此时计算得出的总位错密度为9.74×10^(9)cm^(2),载流子迁移率为0.713 cm^(2)/(V·s).经过退火后,GaN薄膜的总位错密度降低到7.38×10^(9)cm^(2),载流子迁移率增大到43.5 cm^(2)(V·s),此时GaN薄膜光响应度为0.20 A/W,光响应时间为15.4 s,恢复时间为24 s,可应用于紫外光探测器.通过Hall测试和X射线光电子能谱仪分析得出,GaN薄膜内部存在着N空位、Ga空位或O掺杂,它们作为深阱能级束缚和复合光生电子和空穴,使得光响应度与偏压呈抛物线关系;另外,空位和O掺杂形成的深阱能级也是导致GaN薄膜的光电流响应和恢复缓慢的根本原因.

溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜质量及性能影响研究

以乙酸铜(Cu(CH_(3)COO)_(2)·H_(2)O)、乙酸锌(Zn(CH_(3)COO)_(2)·H_(2)O)、氯化亚锡(SnCl_(2)·2H_(2)O)、硫脲(CH_(4)N_(2)S)为原料,按一定配比制得前驱体溶液,以三乙醇胺(C_(6)H_(15)NO_(3))、乙醇胺(C_(2)H_(7)NO)为稳定剂采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫(Cu_(2)ZnSnS_(4))薄膜。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计表征手段对薄膜的表面形貌、物相结构、成分组成和光学性能等进行分析。研究烧结温度、旋涂转速、稳定剂加入等工艺参数对铜锌锡硫(CZTS)薄膜的形貌、物相结构及光学性能的影响规律。结果表明,前驱体溶液浓度为0.2 mol/L,旋涂速度为1000 r/min,时间为10 s,烧结温度为280℃时,得到了符合Cu_(2)ZnSnS_(4)相结构的薄膜样品;而浓度为0.3 mol/L,旋涂速度为3500 r/min,时间为15 s,增添乙醇胺(MEA)的稳定剂,烧结温度为260℃制备出的CZTS薄膜在表面相貌上有较大改善,其中添加1.5 mL三乙醇胺(TEA)及乙醇胺(MEA)稳定剂制备的CZTS薄膜形貌呈颗粒状,薄膜的表面均匀性提高,但薄膜的结晶质量不如0.2 mol/L溶液制备的样品,薄膜中Sn、S元素的流失而导致其他相的生成使得薄膜的带宽偏大。此外,样品的结晶随烧结时间延长而逐渐变好,但是没有大尺寸晶粒生成。

高温高压与CVD金刚石单晶衬底质量对比研究

本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP)Ⅰb、HTHPⅡa和化学气相沉积(CVD)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHPⅡa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石,其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°~0.018°和1.45~1.85 cm^(-1)。晶格畸变检测仪的检测结果表明,HTHPⅡa型金刚石单晶的应力分布主要有两种:一种几乎无明显应力分布,另一种沿<110>方向呈对称的放射状分布,其他区域无晶格畸变。HTHPⅠb和CVD型金刚石单晶应力分布均相对分散,晶格畸变复杂,与其HRXRD和Raman的检测结果相符。进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析,结果表明,HTHPⅡa型金刚石位错密度为三者中最低,仅为1×10^(3) cm^(-2)。本研究为制备高质量大尺寸CVD金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据。