Mn掺杂Ga_2O_3薄膜的结构及光吸收性能研究

采用磁控溅射法在Si(111)和玻璃衬底上制备出不同Mn掺杂含量的Ga2O3薄膜,使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等对Mn掺杂Ga2O3薄膜的表面形貌、结晶特性和光吸收性能进行了研究。结果表明,适量掺杂Mn可抑制薄膜的晶格膨胀,促进Ga2O3薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的多面体晶粒。Mn掺杂使Ga2O3价带顶向带隙延伸,光学带隙变窄,吸收边红移,近紫外区吸收增强。

Ga_2O_3∶Mn电致发光薄膜的微结构及光谱特性研究

采用电子束蒸发法在硅衬底或 Ba Ti O3陶瓷基片上沉积了 Ga2 O3∶Mn电致发光膜 ,并进行了不同温度热处理 ,制备了电致发光器件。用 X射线衍射 ( XRD)分析了 Ga2 O3∶ Mn薄膜晶体结构 ;用荧光分光光度计测试了电致发光器件的发射光谱。研究了 Ga2 O3∶ Mn薄膜的晶体结构与其光谱特性之间的关系。实验结果表明 ,Ga2 O3∶ Mn薄膜结晶度随热处理温度的提高而提高 ,且晶体结构和结晶取向也随之改变 ;经 5 0 0℃热处理的 Ga2 O3∶ Mn薄膜电致发光器件发绿光 ,其光谱主峰分布在 495～ 5 3 5 nm之间 ,且随驱动电压增高 。

氨化Si基Ga_2O_3/Al_2O_3制备GaN薄膜

研究了 Ga_2O_3/Al_2O_3 膜反应自组装制备 GaN 薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备 Ga_2O_3/Al2O3膜,再将Ga_2O_3/Al_2O_3 膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到了 GaN 薄膜。用 X 射线衍射(XRD),X 光光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和 荧光光谱(PL)对样品进行结构、组分、形貌和发光特性的分析。测试结果表明:用此方法得到了六方纤锌矿结构的 GaN 晶体膜。

Si基氨化ZnO/Ga_2O_3薄膜制备GaN纳米线

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上溅射ZnO中间层和Ga2O3 薄膜,然后在管式炉中常压下通氨气对ZnO/Ga2O3 薄膜进行氨化,高温下ZnO层在氨气气氛中挥发,而Ga2O3 薄膜和氨气反应合成出GaN纳米线.X射线衍射测量结果表明利用该方法制备的GaN纳米线具有沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿结构.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外透射谱、能量弥散谱及选区电子衍射观测并分析了样品的形貌、成分和晶格结构.研究发现ZnO层的挥发有利于Ga2O3 和NH3 反应合成GaN纳米线.

氨化硅基Ga_2O_3/Al_2O_3制备GaN薄膜性质研究

研究了Ga2O3/Al2O3膜反应自组装制备GaN薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备Ga2O3/Al2O3膜,再将Ga2O3/Al2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜。用傅里叶红外谱仪(FTIR),X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对试样进行结构、组分和形貌分析。通过分析薄膜各方面的性质,得出了用此方法制备氮化镓薄膜的Al2O3缓冲层最佳的厚度为15nm左右,最佳氨化条件是在900℃下氨化15min。

热氧化法中温度对Ga_2O_3薄膜性质的影响

利用干热氧化方法,对蓝宝石衬底上沉积的GaN薄膜进行热氧化处理制备出了Ga2O3薄膜.研究了氧化温度对Ga2O3薄膜的结构、形貌、氧化层厚度和化学组分的影响.X射线衍射结果显示,氧化后的GaN薄膜上形成了Ga2O3薄膜.当氧化温度处在850-950℃时,Ga2O3薄膜呈现出单一的β型结构,而当氧化温度高于1000℃时,Ga2O3薄膜呈现出多晶结构.扫描电子显微镜测试显示,Ga2O3薄膜的表面由三角岛状结构组成,这些岛具有直线边界,岛的尺寸随着氧化温度的升高而逐渐增加.Ga2O3薄膜的厚度随着氧化温度的升高迅速增加,拟合结果显示,氧化层厚度和氧化温度之间为指数依赖关系.利用X射线能谱测试,研究了Ga2O3薄膜中元素组成情况.

扩镓Si基溅射Ga_2O_3氮化反应生长GaN薄膜

采用射频磁控溅射在扩镓硅基上溅射Ga2O3 氮化反应生长GaN薄膜。用X射线衍射 (XRD)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射 (SAED)、光电能谱 (XPS)和荧光光谱 (PL)对样品进行结构、形貌、组分和发光特性的分析。XRD、SAED和XPS分析证明 ,采用此方法得到六方纤锌矿结构的GaN多晶膜。SEM显示薄膜由均匀、结合紧密的纳米微晶粒组成 ,其直径约为50～100nm。PL发光谱显示位于344nm处 ,相对于365nm明显蓝移的带边峰 。

氨化Si基Ga_2O_3/In_2O_3制备GaN薄膜

研究了Ga2O3/In2O3膜反应自组装制备GaN薄膜,再将Ga2O3/In2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜,用X射线衍射(XRD),傅里叶红外吸收(FTIR),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行结构、形貌的分析。测试结果表明,用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN多晶膜,且900℃时成膜的质量最好。

氨化Si基Ga_2O_3/In制备GaN薄膜

研究了Ga2O3/In膜反应自组装制备GaN薄膜,再将Ga2O3/In膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜,用X射线衍射(XRD),傅里叶红外吸收(FTIR),扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM),透射电镜(TEM)对样品进行结构,形貌的分析。测试结果表明:用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN多晶膜,且900℃时成膜的质量最好。

氮化Si基ZnO/Ga_2O_3制备GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si衬底上先溅射ZnO缓冲层,接着溅射Ga2O3薄膜,然后ZnO/Ga2O3膜在管式炉中常压下通氨气进行氮化,反应自组生成GaN薄膜。XRD测量结果表明,利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构的薄膜,利用SEM观测了其表面形貌,PL测量结果发现了位于351nm处的室温光致发光峰。

溅射Ga_2O_3反应自组装和脉冲激光沉积(PLD)法制备GaN薄膜

用溅射Ga2O3反应自组装和脉冲激光沉积(PLD)法分别在硅和蓝宝石衬底上制备CaN薄膜,用X射线衍射图谱(XRD)和原子力显微镜(AFM)对GaN薄膜的结构和形貌进行分析,结果表明,采用两种方法在两种衬底上均可制备出结晶较好的CaN薄膜,但硅衬底上制备的GaN薄膜的晶粒明显大于在蓝宝石衬底上制备的GaN薄膜的晶粒,进一步表明硅基溅射Ga2O3反应自组装GaN薄膜晶化程度较高.

Si基ZnO/Ga_2O_3氨化反应制备GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上先溅射ZnO缓冲层,接着溅射Ga_2O_3薄膜,然后ZnO/Ga_2O_3膜在开管炉中850℃常压下通氨气进行氨化,反应自组装生成GaN薄膜。XRD测量结果表明利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构的薄膜,利用傅里叶红外吸收光谱仪测量了薄膜的红外吸收谱,利用SEM和TEM观测了薄膜形貌,PL测量结果发现了位于350nm和421nm处的室温光致发光峰。

氮化ZnO/Ga_2O_3薄膜合成GaN纳米管

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上先溅射ZnO中间层,接着溅射Ga2O3薄膜,然后ZnO/Ga2O3薄膜在管式炉中常压下通氨气进行氮化,高温下ZnO层在氨气的气氛中挥发,而Ga2O3薄膜和氨气反应合成出GaN纳米管.X射线衍射(XRD)测量结果表明利用该方法制备的GaN具有沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿结构.利用傅里叶红外光谱(FTIR)研究了所制备样品的光学性质.利用透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)观测了样品的形貌和晶格结构.

Ga2O3薄膜材料氧敏性能的研究

实验以三氯化镓为原料,柠檬酸为络合剂,通过NH3·H2O调节pH值,得到透明稳定的前躯体溶胶,红外光谱分析表明上述溶胶在向凝胶转变过程中,发生镓与柠檬酸的络合,并在干燥过程中依靠氢键形成大分子聚合物.采用提拉涂覆溶胶-凝胶法在多晶氧化铝基片表面形成凝胶膜后,经800℃下热处理,凝胶膜转化为单斜相β-氧化镓陶瓷薄膜.重复镀膜和热处理及超声清洗过程8个～10个周期,最后在800℃下烧结,保温1h,得到粒径为50nm～100nm左右的多孔纳米薄膜.采用自制系统检测β-Ga2O3薄膜的氧敏性能,结果表明:Fe掺杂的氧化镓薄膜材料,在400℃～800℃范围内,在理论空燃比附近,电阻突变幅度大于2个数量级,具有较高的灵敏度.

Si基扩镓溅射Ga_2O_3反应自组装GaN薄膜

采用射频磁控溅射工艺在预沉积和预沉积后再分布的扩镓S i基上溅射Ga2O3薄膜氮化反应组装GaN薄膜。用红外透射谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)和荧光光谱(PL)对样品进行组成、结构、形貌和发光特性的分析。测试结果表明:采用此方法得到六方纤锌矿结构的GaN薄膜。同时显示预沉积的扩镓硅基较预沉积后再分布的扩镓硅基更适合GaN薄膜的生长。

Ga_2O_3氮化法合成GaN薄膜的研究

采用Ga2O3与NH3在管式电炉中于高温常压下进行反应,并在硅基片上沉积GaN薄膜,研究了各种工艺参数如反应温度、NH3的流量、硅基片反应前后处理等因素对沉积GaN薄膜的影响,并通过SEM和AFM对生成物进行了分析。实验结果表明,在1125℃,NH3流量为26～30L/h时可在Si基片<111>面上沉积生成GaN薄膜。

Si基ZnO缓冲层溅射Ga_2O_3氨化反应生长GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上先溅射ZnO缓冲层,再溅射Ga2O3薄膜,然后在开管炉中分别以850℃,900℃,950℃和1 000℃等温度及常压下通氨气进行氨化,反应生长GaN薄膜。利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构,并且随着氨化温度的升高,GaN向棒状和线状形态生长。

烧结温度对Ti/TiN_(x)/Mn_(2)O_(3)阳极涂层性能的影响

采用热分解工艺在Ti/TiN_(x)表面制备了Mn2O3催化层,研究了制备过程中烧结温度对Ti/TiN_(x)/Mn2O3阳极材料析氧电催化性能的影响。通过SEM、XRD、Raman、XPS等表征方法对Mn2O3催化层的表面微观形貌和晶体结构进行分析;通过Tafel、LSV、恒流极化、EIS、ECSA等电化学测试手段对阳极材料的耐腐蚀性能、析氧催化活性进行分析。结果表明:烧结温度对Ti/TiN_(x)/Mn2O3阳极材料的表面微观结构、Mn的价态、耐电化学腐蚀性能以及电催化性能具有较大的影响。当烧结温度为200℃时,阳极材料表面的Mn2O3催化层致密平整且结晶性最好。随着烧结温度的升高,Mn2O3催化层产生较多的裂纹,同时氧空位的含量逐渐减少,Mn(Ⅳ)逐渐增多,参与电化学反应的电极表面的活性位点数量大幅降低,抑制了析氧动力学。

LMBE法异质外延β-Ga_2O_3薄膜及其紫外和发光特性的研究

采用激光分子束外延法在蓝宝石衬底上异质外延β-Ga2O3薄膜。研究了氧分压对薄膜表面结构和结晶程度的影响,结果表明β-Ga2O3薄膜的均方根粗糙度和X射线衍射谱峰的半高宽随着氧分压的减小呈现先减小后增大的趋势。并对氧分压为10-2 Pa条件下的薄膜进行了光致发光谱、紫外透射谱、禁带宽度变化和拉曼谱的研究,结果显示β-Ga2O3薄膜的带隙随氧分压的减小而不断增大,β-Ga2O3薄膜具有蓝光发光和深紫外高透射特性,是用于光电器件特别是紫外特性氧敏传感器的最佳材料之一。

后退火对射频磁控溅射法制备Mg掺杂Ga2O3薄膜性质的影响

本文采用双靶材交替溅射的射频磁控溅射法生长了高质量的Mg掺杂氧化镓薄膜,并将制备的样品在1000℃条件下进行后退火处理,以研究退火前后Mg掺杂Ga2O3薄膜的性质变化。XRD结果表明,退火后的(004)、(202)和(120)峰从无到有,(401)、(601)和(122)峰由强变弱,表明退火改变了Mg掺杂Ga2O3薄膜的结构。AFM结果表明,退火后的薄膜表面均方根粗糙度由1.3637nm增大到17.1133nm。EDS结果表明,退火处理后的Mg元素重量百分比有所提高。紫外可见透射光谱研究表明,退火前薄膜在200-1500nm波长范围内的平均光透过率较低,大约为80%,退火后平均光透过率明显提高到90%以上,此外薄膜光学吸收边蓝移,带隙宽度变大,表明退火有助于改善薄膜结构,增强光透性。光致发光谱实验结果表明,相比较退火处理后的薄膜,退火前的光致发光峰几乎可以忽略不计,这说明退火可显著改变Mg掺杂Ga2O3薄膜的光致发光特性。