基于磁控溅射法生长hBN薄膜的MSM型真空紫外探测器(特邀)

针对目前大面积高质量六方氮化硼(hBN)薄膜的制备与转移存在均匀性、晶粒控制、无损转移等问题,采用射频磁控溅射技术成功在2英寸硅和蓝宝石介电衬底上沉积了hBN薄膜,拉曼光谱、X射线光电子能谱表征证实了薄膜具有明显的hBN特征。制备了hBN基金属-半导体-金属型光电探测器,并探究了电极材料、薄膜厚度以及叉指电极宽度和间距对探测性能的影响。优选出的Ni电极探测器具有极低的暗电流(<3 pA@100 V),对185 nm波长光具有明显光响应,响应度和比探测率分别为2.769 mA/W和2.969×10^(9)Jones。

硅掺杂对AlN材料的影响研究

近年来,对AlN材料的研究热度居高不下,对AlN材料的制备日益成熟,但是对掺杂的研究大多数是理论方面,而有效地掺杂是制备器件的前提之一。本文采用高温热扩散的方式对超宽禁带材料AlN进行N型掺杂实验研究。首先使用磁控溅射仪在AlN薄膜上溅射一层Si,然后进行高温热扩散,热扩散后测试霍尔发现其电导率没有明显规律,分析原因可能是薄膜表面沉积的Si没有完全进入AlN中,表面残余的Si影响了测试结果,进一步使用ICP刻蚀设备刻蚀掉表面残留的Si。SEM测试热扩散前后的薄膜截面厚度,发现热扩散后的厚度小于热扩散前。EDS线扫模式测试其截面发现Si含量从薄膜顶部到底部呈递减趋势,符合扩散规律。XRD测试后发现掺杂后除了衬底峰其余的峰都向大角度偏移,且霍尔测试发现高温热扩散后的样品电导率从10^(-8)Ω^(-1)·cm^(-1)到10^(-5)Ω^(-1)·cm^(-1),这些都说明了AlN材料形成有效的N型掺杂。

脉冲式液滴对非均匀沙坡面的溅蚀影响

通过模拟雨滴溅蚀试验,探究液滴定点脉冲式打击对非均匀沙的溅蚀影响。试验对4种中值粒径的非均匀沙(1,2,3,3.7 mm)在4种坡度(0°,15°,25°,35°)条件下,采用直径3.65 mm的脉冲式液滴进行试验,对比其溅蚀过程和溅蚀坑型得出结论:相同直径的液滴在同坡度同中值粒径的非均匀沙坡面进行试验,脉冲式液滴对其影响比单液滴更明显,液滴连续打击具有一定的“叠加效应”,下垫面坡度及中值粒径的变化对溅蚀过程及溅蚀坑型也有明显影响。液滴初始打击赋予颗粒不稳定性,随着液滴持续打击,中心颗粒被压实形成塌陷,周围颗粒在侧压力和液滴打击的冲量作用下向四周呈抛物线跃移,形成粗颗粒松散沉积物,进而粗化发展形成溅蚀坑。随着坡度增加坡面稳定性变差,溅蚀坑坑口直径变大、上壁变陡、下壁变缓,下坑唇处颗粒堆积量增加,更易失稳垮塌。同时中值粒径越大细砂受到的遮蔽作用越强,液滴的能量损失越大,用于破坏下垫面原始结构的能量越少,形成溅蚀坑越难。

p-ZnO薄膜及其异质结的光电性质

采用射频磁控溅射法,在不同的Ar∶O2条件下,以高掺磷n型Si衬底为磷掺杂源制备了p型ZnO薄膜和p-ZnO/n-Si异质结。对ZnO∶P薄膜进行了光致发光谱(PL)、霍尔参数、I-V特性、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)等测试。结果表明,获得的ZnO∶P薄膜沿(0002)晶面高取向生长,以3.33 eV近带边紫外发光为主,伴有2.69 eV附近的深能级绿色发光峰,空穴浓度为8.982×1017/cm3,空穴迁移率为9.595 cm2/V.s,p-ZnO/n-Si异质结I-V整流特性明显,表明ZnO∶P薄膜具有p型导电特性。

锂离子电池用“三明治”型Si/Fe/Si薄膜负极材料的制备及其性能

采用磁控溅射法在铜箔集流体上沉积得到了具有“三明治”结构的Si/Fe/Si薄膜.高分辨率透射电镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析表明,该薄膜为非晶态.扫描电镜(SEM)和能量散射X射线能谱(EDXS)结果表明,该薄膜循环前总厚度为3.2"m,循环200周后体积膨胀率为265%.在1.5-0.005V(vsLi+/Li)和0.1mA·cm-2条件下,该薄膜电极首次吸锂量为1.85mAh·cm-2,70周后放锂量达最大值0.84mAh·cm-2,200周后放锂量仍维持在0.55mAh·cm-2,为最高放锂量的66%.惰性材料铁的加入一方面提高了薄膜的导电性和电极的面积比容量,有效抑制了电压滞后效应;另一方面有效抑制了活性物质硅的体积膨胀,保持了薄膜较好的循环充、放电性能.

磁控溅射硅基AlN薄膜的氮-氩气体流量比研究

反应磁控溅射制备AlN薄膜时,薄膜的质量与众多实验参数有关。靶基距、溅射功率、工作气体总压及N2气分压等实验参数影响薄膜质量的报道很多,因此,研究N2/Ar流量比对磁控溅射硅基AlN薄膜元素种类与含量的影响很有实用意义。实验表明,在其他参数一定的情况下,N2/Ar流量比对AlN薄膜元素种类与含量有很大影响。通过实验验证,选择N2/Ar流量比约为1.525可获得高质量的AlN薄膜(100取向)。

衬底温度对Al+N共掺p-ZnO薄膜性能的影响

目前,制备性能优异的p-ZnO薄膜的可重复性问题已成为制约ZnO基光电器件发展的一个主要因素.本文利用直流反应磁控溅射技术,以X射线衍射,霍尔效应测试,X射线光电子能谱及透射光谱为表征手段,研究了不同衬底温度对Al+N共掺p-ZnO薄膜电学、光学、结晶性能的影响,并从N2O的分解反应及衬底表面各种原子的迁移过程提出导致薄膜性能差异的原因.在最佳衬底温度(500℃)时,p-ZnO薄膜空穴浓度达2.52×1017cm-3,电阻率为28.3Ω·cm.

Li-N-H共掺法制备p型ZnO薄膜

采用Li-N-H共掺技术在玻璃衬底上生长p型ZnO薄膜．XRD结果表明共掺ZnO薄膜具有高度c轴取向,Hall测试表明薄膜的电阻率为25．2Ω·cm,Hall迁移率为0．5cm^2/(V·s),空穴浓度为4．92×10^(17)/cm^3．此外,p-ZnO薄膜在可见光区域具有90%的高透射率．

不同脱气装置脱气效率对比分析

采用对比分析方法,用新设计的鼓泡式脱气装置与台站现普遍采用的溅散式脱气装置进行对比观测。在保持其他条件相同的情况下,经过实验对比,发现鼓泡式脱气装置具有更高的脱气效率,更适合小流量或者水温偏低的井(泉)的气体观测。

N^+注入ZnO薄膜表面性质的变化

用直流反应磁控溅射法制备ZnO薄膜,将N+注入ZnO薄膜经快速热退火(RTA)后,通过XRD,AFM,UV-VIS-NIR分光光度计等比较了N+注入后ZnO薄膜的电阻率、导电类型、表面形貌和可见光透过率等的变化。经不同条件处理后的ZnO薄膜均具有相同的择优取向(002)。经RTA后颗粒普遍增大;N+注入后经RTA颗粒增大明显,最大有1μm。N+注入后,使ZnO膜的导电类型由原来的n型转变为弱p型。

溅射气体流量比对磷掺杂ZnO电学性质的影响

采用磁控溅射方法在石英衬底上制备ZnO薄膜,研究溅射气体流量比对薄膜性能的影响,利用XRD对薄膜结构进行表征,SEM表征薄膜的表面形貌,讨论了溅射气体流量比对薄膜电学性质的影响。结果表明,当Ar/O_2为1/0.05时,得到p型ZnO:P,其电阻率为59.80Ωcm,迁移率为0.49 cm^2/Vs,空穴载流子浓度为2.33×10^(17)cm^(-3)。

溅射气体流量比对磷掺杂ZnO光学性质的影响

采用磁控溅射方法在石英衬底上制备ZnO薄膜,利用XRD对薄膜结构进行表征,发光光谱和透射吸收光谱表征薄膜的光学性质,讨论了溅射气体流量比对薄膜光学性质的影响.结果表明,当Ar/O_2为1/0.05时,观察到明显的紫外发光,带隙宽度为3.310 e V.

Al、N共掺杂实现ZnO的p型转变及其掺杂机理探讨

利用直流反应磁控溅射以Al、N共掺杂的方法生长p -ZnO薄膜。ZnO薄膜沉积于具有不同衬底温度的玻璃或Si衬底上 ,N来自NH3 与O2 的生长气氛 ,Al来源于AlxZn1-x(x =0 0 8% )靶材。利用XRD、XPS、Hall测试对其性能进行了分析。结果表明 ,用Al、N共掺杂的方法可以得到c轴择优取向的p型ZnO薄膜 ,载流子浓度为 (10 14 ～ 10 15)cm-3 ,电阻率为 (1 5 4～3 4 3)× 10 3 Ω·cm ,迁移率为 (1 16～ 4 6 1)cm2 /V·s。由Al、N共掺杂和仅掺N的两种情况下ZnO薄膜的N1s的XPS图谱可以推断出 ,N的掺入可能是以Al-N键的形式存在 ,而且Al的存在促进了N原子作为受主的掺入。

P型TiO_x半导体薄膜的特性研究与制备

TiO2陶瓷在射频溅射过程中表面成分发生改变,变化后的陶瓷表面具有良好的导电性,可作为靶材采用直流溅射法在玻璃基片上制备TiO2薄膜,发现当工作气体中不通O2时溅射得到的TiO2薄膜由于氧缺位呈N型导电,而当预先在玻璃衬底上沉积一层金属Ti时TiO2薄膜的导电类型发生了转变,由N型导电转向P型导电,该文对这一现象进行了研究,并讨论了钛层厚度和真空退火条件对薄膜P型导电性质的影响。

N掺杂p型MgZnO薄膜的制备与性能研究

利用磁控溅射设备,Mg0.04Zn0.96O陶瓷靶材,以高纯的氮气与氩气混合气体作为溅射气体,在石英衬底上沉积获得了N掺杂p型Mg0.07Zn0.93O薄膜,薄膜的电阻率为21.47Ω·cm,载流子浓度为8.38×1016 cm-3,迁移率为3.45cm2/(V·s)。研究了该薄膜的结构与光学性能。实验结果显示,其拉曼光谱中出现了位于272和642cm-1左右与NO相关的振动模。低温光致发光光谱中,可以观察到位于3.201,3.384和3.469eV的3个发光峰,其中位于3.384eV的发光峰归因为导带电子到缺陷能级的复合发光,而位于3.469eV的发光峰归因为受主束缚激子(A0X)的辐射复合,这说明该N掺杂MgZnO薄膜的空穴载流子主要来自NO受主的贡献。

退火温度对磷掺杂ZnO结构及电学性质的影响

采用磁控溅射方法在石英衬底上制备ZnO薄膜,利用XRD对薄膜结构进行表征,SEM表征薄膜的表面形貌,讨论了退火温度对薄膜结构和电学性质的影响。结果表明,在750℃快退火后,磷受主被激活,得到了p型ZnO:P薄膜。

p型透明导电Cu-Al-O薄膜的直流共溅射法制备

采用Cu靶和Al靶直流共溅射法制备了p型透明导电Cu-Al-O薄膜。用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、四探针测量仪、紫外-可见分光光度计对样品进行了表征。结果表明,对所制备的p型透明导电Cu-Al-O薄膜经高温退火后,其结晶质量和导电性能均有一定提高,薄膜在可见光区的平均透过率接近70%,禁带宽度约为3.75 eV。

磷扩散法制备p型ZnO薄膜

应用射频反应磁控溅射的方法,将ZnO薄膜沉积于高磷掺杂的n+型Si衬底上。在沉积和后退火过程中,磷向ZnO薄膜扩散并被激活,使ZnO薄膜由n型转化为p型,从而形成p型ZnO薄膜。X射线衍射分析(XRD)证明了所制备的ZnO薄膜都是高c轴取向的六角纤锌矿结构的薄膜。电学I-V关系曲线的整流特性和空穴浓度≥1.78×1018/cm3的霍耳效应测试结果证明了p型ZnO薄膜的形成。

共溅射法制备Cu掺杂ZnO薄膜结构及性能的研究

采用直流与射频双靶共溅射的方法在玻璃衬底上制备Cu掺杂的ZnO薄膜,并研究了Cu的溅射功率以及氧分压对薄膜结构和光电性能的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-VIS)以及霍尔测试仪(HALL8800)分别对样品的结构、光学特性以及电学特性进行表征,结果表明,薄膜的结晶质量随Cu溅射功率的增大有所提高,超过一定范围开始降低,而透过率则一直减小,增大氧分压可以改善样品的透过率。Cu的掺入使薄膜发生了由n型向p型的转变,且富氧条件下有利于这种转变。

直流磁控溅射制备PbTe薄膜

采用直流磁控溅射的方式，用PbTe靶材溅射沉积在玻璃基底上得到了PbTe薄膜，薄膜生长速率约为100nm／min，通过控制溅射时间可沉积几纳米到几微米的不同厚度的薄膜。PbTe薄膜是面心立方结构的纤维状生长的薄膜，溅射沉积时间对薄膜的晶粒大小和结构有较大影响，溅射时间越长薄膜的晶粒越大，薄膜结构越致密，具有片层状结构。得到的PbTe薄膜是富Te的P型半导体薄膜，其电阻率随着薄膜厚度的增大而减小。