常压下用金属有机化学气相沉积法在HP40钢表面制备纳米氧化铝薄膜及表征

常压下用金属有机化学气相沉积法(MOCVD),以仲丁醇铝(ATSB)为前驱体、氮气为载气在HP40钢表面制备了纳米氧化铝薄膜;用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜等研究了沉积温度等参数对氧化铝薄膜沉积速率的影响,并对其形貌进行了观察。结果表明:随着沉积温度从503K升高到713K,薄膜沉积速率从0.1mg·cm^(-2)·h^(-1)增加到0.82mg·cm^(-2)·h^(-1);当沉积温度在593～653K范围内,可获得晶粒尺寸为10～15nm的纳米氧化铝薄膜;反应的表观活化能随氮气与ATSB蒸气混合气流速增加而降低,不同的混合气流速有不同的反应级数,ATSB的反应级为0.7±0.02。

化学气相沉积法制备二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。

等离子体清洗GaAs和Al_2O_3衬底的RHEED图像分析

针对GaAs和Al2O3作为外延GaN薄膜的主要衬底材料,采用电子回旋共振等离子体增强金属有机化学气相沉积(ECRPEMOCVD)工艺对其分别进行纯氢、氢氮等离子体清洗,并配备高能电子衍射仪(RHEED)实时监测清洗过程.CCD的RHEED图像分析表明,在一定条件下用纯氢等离子体对GaAs衬底清洗只需1min左右,即可得到比较平整的清洗表面,但清洗2min以上表面质量开始变坏.若在氢气中加入少量氮气,清洗时间可延长至10min左右.而Al2O3衬底对纯氢等离子体的清洗时间比较敏感,清洗2min左右就能获得平整的清洗表面,若时间延长到4min,表面质量将开始变坏.如果采用氢氮等离子体清洗,约需20min时间,而且在很宽的清洗时间范围(20～30min)内都能获得良好的清洗表面.

光辅助对MOCVD法制备ZnO薄膜性能的影响

采用光辅助金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。通过X射线衍射、透射光谱和霍尔测试等研究了光照对MOCVD法制备的ZnO薄膜的影响。实验结果表明,引入光辅助后制备的ZnO薄膜,其结晶质量和光学质量均得到改善。分析认为,这主要是由于光辅助有助于提高锌有机源的分解效率,并且高能量的光子可为反应吸附的原子提供足够高的激活能,从而易于其迁移到合适的晶格位置所致。同时我们还发现,有光照和无光照条件下制备的ZnO薄膜均呈n型导电,但有光照条件下制备的ZnO薄膜具有更低的本底载流子浓度,这将为日后通过降低自补偿实现p型掺杂提供一个很好的解决办法。

金辅助催化方法制备GaAs和GaAs/InGaAs纳米线结构的形貌表征及生长机理研究

利用金(Au)辅助催化的方法,通过金属有机化学气相沉积技术制备了GaAs纳米线及GaAs/InGaAs纳米线异质结构.通过对扫描电子显微镜(SEM)测试结果分析,发现温度会改变纳米线的生长机理,进而影响形貌特征.在GaAs纳米线的基础上制备了高质量的纳米线轴、径向异质结构,并对生长机理进行分析. SEM测试显示, GaAs/InGaAs异质结构呈现明显的"柱状"形貌与衬底垂直, InGaAs与GaAs段之间的界面清晰可见.通过X射线能谱对异质结样品进行了线分析,结果表明在GaAs/In GaAs轴向纳米线异质结构样品中,未发现明显的径向生长.从生长机理出发分析了在GaAs/InGaAs径向纳米线结构制备过程中伴随有少许轴向生长的现象.

常压化学气相沉积法在Ag/Si(111)模板上生长ZnO薄膜及其性能研究

在Si衬底上利用磁控溅射的方法沉积1.5 nm厚度的Ag膜用以阻挡Si衬底被氧化。采用常压金属有机化学气相沉积法(MOVCD),在Ag/Si(111)衬底上成功地生长出马赛克结构的ZnO薄膜。用光学显微镜观察表面形貌,结果显示有带晶向特征的微裂纹,裂纹密度为100 cm-1。依据X射线晶体衍射的结果,薄膜结晶质量良好,呈C轴高度择优取向。用双晶X射线衍射得到(002)面的ω扫描半峰宽为1.37°。温度10 K时光致发光谱(PL)观察到自由激子、束缚激子发射及它们的声子伴线。结果表明,金属有机化学气相沉积法方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜时,Ag是一种有效的缓冲层。

MOCVD法氧化锌单晶薄膜生长

介绍了氧化锌材料的一些突出特性以及生长氧化锌的方法。并通过金属有机化学气相沉积 (MOCVD)方法制备了优良的氧化锌薄膜。使用X射线衍射 (XRD)谱和室温光致发光(PL)光谱对所生长氧化锌薄膜的晶体质量和光学特性进行了研究。X射线衍射谱图显示仅在2θ =34.72°处有一个很陡峭的ZnO (0 0 2 )晶面衍射峰 ,说明所制备的氧化锌薄膜c轴取向高度一致。此衍射峰的半高宽为 0 .2 82° ,显示出较好的晶体质量。在室温光致发光谱中 ,薄膜的紫外发光强度与深能级复合发光的强度比超过 10∶1。

用MOCVD法制备TiO_2/Fe_2O_3双包覆层珠光颜料

研究了在常压喷动流化反应器中 ,以金属有机化学气相沉积 (MOCVD)法制备双包覆层珠光颜料的工艺 .实验结果表明 :以Ti(OC2 H5) 4 为物源 ,在有氧情况下用高纯氮气作为载气 ,沉积温度为 30 0℃时 ,沉积的TiO2 膜晶形为锐钛型 ,温度升高至 5 0 0℃时 ,TiO2 膜晶形为金红石型 ,且包覆致密 .在此基础上控制不同的包覆时间 ,再包覆以Fe2 O3 为主的铁氧化物 ,可获得橘红。

射频辅助N掺杂ZnO薄膜的生长及其光电特性

在MOCVD设备中采用改进的射频辅助生长装置,通过裂解N2及N-Al共掺杂的方法进行ZnO的p型掺杂研究。通过二次离子质谱(SIMS)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)谱等方法分析了薄膜中N杂质的浓度,以及射频功率与晶体质量、表面形貌以及光学特性之间的关系,并与Al掺杂和N掺杂的ZnO薄膜进行对比。实验结果表明,N掺杂的浓度高达1020cm-3;N-Al共掺杂极大地增加了ZnO的成核速率,其主要原因是N离化所起的作用;N-Al共掺的ZnO薄膜显示出p型性质,而N掺杂的ZnO薄膜由于N原子处于非激活状态而呈现高阻,这说明N-Al共掺杂对ZnO中N原子的活化起到一定作用。

MOCVD法制备云母珠光颜料光学性能及微结构研究

在流化床反应器中以羰基铁为物源,用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法制备了云母珠光颜料.由颜料的SEM和EPMA图分析表明:云母微粒为片状结构,平均粒径为50μm;沉积在云母表面上的是均匀分布的30～150nm的透明氧化铁微粒,这种结构对光能产生多重散射、折射、反射,从而呈现出绚丽的珠光光泽.

生长参数对MOCVD法制备的p型ZnO薄膜性能的影响

研究了等离子体辅助金属有机化学气相沉积方法制备N掺杂p型ZnO薄膜过程中生长参数如衬底温度、射频功率、锌源流量对ZnO薄膜结晶质量和电学性能的影响.

GPCVD法低温合成纳米金刚石薄膜

为了在低温衬底(<500℃)上制备出高品质纳米金刚石薄膜,使用辉光等离子体辅助热丝化学气相沉积法,用甲烷、高纯氢为源气体,P型Si(100)为衬底材料,在低温条件下合成了纳米金刚石薄膜,利用Langmuir探针对合成过程进行了实时原位诊断,研究了电子温度Te和电子密度ne的空间变化规律,探讨薄膜生长机理。对所合成的样品,利用扫描电子显微镜、Raman光谱仪、X射线衍射进行了分析。结果表明,实验所得样品为高品质、结晶完善、表面光滑的纳米金刚石薄膜,SEM形貌表明薄膜中晶粒的粒度为40～90 nm,Raman光谱在1 331.5 cm-1处出现了金刚石的(111)特征声子峰。XRD谱在2θ=43.907、5.30处出现了金刚石的(111)(、220)特征衍射峰。实验得出了低温合成纳米金刚石薄膜的最佳工艺条件:①甲烷体积百分比浓度为0.6%;②反应室气压为5 kPa;③气体流量在1 100～1 300 mL/min范围内成核密度较高,并以(100)(、111)面为主,晶粒的平均粒度小于100 nm;在流量为1 300 mL/min时,晶粒的生长表现为一定的定向生长。

沉积温度对MOCVD制备ZnO纳米薄膜性质的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在石英衬底上制备了ZnO纳米薄膜,考察了不同沉积温度对ZnO薄膜结构及光学性质的影响.结果表明:所有样品均表现出C轴择优的六角纤锌矿结构.随着沉积温度由700℃升高至800℃时,ZnO薄膜的半峰宽逐渐变窄,晶粒尺寸逐渐增大,光致发光强度逐渐增强,表明沉积温度的升高有利于晶体的生长.当沉积温度由800℃继续升高后,样品的半峰宽变宽,晶粒尺寸减小,光致发光强度降低,表明沉积温度过高产生热缺陷,不利于晶体的生长.

基于MOCVD法制备的NiO薄膜结构与光学特性

用金属有机化学气相沉积法在Si衬底上制备了NiO薄膜。分别采用X光电子能谱、电子显微镜、X射线衍射以及紫外-可见分光光度计对样品的结构和光学特性进行测试。X光电子能谱测试结果表明:薄膜中Ni元素以二价态存在,Ni与O比值接近1∶1,表明制备的样品为NiO薄膜;电子显微镜和X射线衍射分析显示NiO薄膜呈现多晶态;紫外-可见分光光度计测试结果显示:NiO薄膜具有高透过率,400 nm附近最高透过率为96%,通过线性外推法作图得到NiO薄膜的禁带宽度在3.7 eV左右。

纳米固体的MOCVD法制备及结构性能的研究

采用MOCVD法制备纳米固体材料,用现代分析测试技术确定纳米固体的结构井探索纳米固体的特异性能是纳米固体材料研究承重要的内容之一。论述了MOCVD法在纳米领域和其他方面的应用以及其发展前景。

MOCVD自催化法在Si(100)衬底上生长InP/InGaAs核壳结构纳米线

采用自催化法,利用金属有机化学气相沉积技术,在Si(100)衬底上成功制备了InP/InGaAs核壳结构纳米线。通过扫描电子显微镜观察纳米线形貌,在核壳结构纳米线的顶端催化剂转化成了颗粒状晶体。利用X射线衍射和透射电子显微镜研究了InP纳米线上生长InGaAs外壳的过程,并应用X射线能量色散能谱仪对纳米线顶端进行了轴向和径向的线扫描,得到了纳米线上元素组分分布。催化剂的转化发生在制备InGaAs壳之前的升温过程中,且形成的晶体中含有合金成分。InGaAs壳的组分调整可以通过改变生长过程中生长源气体的流量来实现。

LP-MOCVD两步生长法制备的InAs_(0.9)Sb_(0.1)/GaAs

利用LP-MOCVD技术,采用两步生长法,在(100)GaAs单晶衬底上生长高质量的InAs0.9Sb0.1。用扫描电镜、X射线单晶衍射、Hall测量以及Raman光谱等方法对材料进行了表征。分析了缓冲层和外延层生长温度对外延层表面形貌的影响。获得了表面光亮,室温载流子浓度为1.9×1017cm-3和迁移率为6214cm2/V.s的InAs0.9Sb0.1。在室温Raman光谱中观察到InAs0.9Sb0.1中InAs(LO)的233cm-1和InSb(LO)的187cm-1两种光学声子行为。

ZnO基紫外探测器的制作与研究

利用新型的等离子体辅助金属有机化学气相沉积(P-MOCVD)系统在蓝宝石、硅等衬底上生长出具有单一c轴取向、高阻的ZnO薄膜,利用添加的等离子体发生装置,进行氮掺杂获得高阻ZnO薄膜。利用ZnO的宽禁带与高光电导特性,结合MSM(金属-半导体-金属)结构器件响应度高、速度快、随偏压变化小、工艺简单、易于单片集成等优点,制作了ZnO基紫外探测器,器件规格为80 μm×100μm,电极为叉指式电极。测试中采用500 W的氙灯做测试光源,探测器的Ⅰ-Ⅴ特性曲线显示;正向偏压下探测器的暗电流及光照电流与外加偏压呈线性增长。不同波长下的响应曲线显示:探测器对紫外波段有响应,响应峰值在375nm附近。

脉冲辉光PECVD制备DLC薄膜的结构和性能研究

类金刚石碳膜以其优异的性能,诸如高电阻率、高硬度、低摩擦系数、良好的光学特性等显示出良好的应用前景,越来越受到人们的关注。本文利用脉冲辉光PECVD在不同的脉冲电压下成功地制备了DLC薄膜。采用拉曼光谱仪、原子力显微镜、纳米压痕仪等设备对薄膜的相结构、表面形貌和力学性能进行了综合分析。

InP-SiO_2三维光子晶体的制备

用溶剂蒸发法将单分散SiO2微球组装成三维有序结构的胶体晶体,用金属有机化学气相沉积技术向SiO2胶体晶体中填充高折射率材料InP,获得了InP SiO2两种介质复合的三维光子晶体。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱和紫外可见光谱仪对 InP SiO2三维光子晶体的形貌、结构和光学性能进行了观察测试。研究结果表明:InP在 SiO2微球空隙间具有较高的结晶质量,填充较致密均匀,与相同晶格周期的SiO2光子晶体相比,InP SiO2光子晶体的反射光谱的峰值波长发生明显的红移。