MOCVD方法制备In2O3薄膜的性质研究

用金属有机化学气相淀积（MOCVD）方法以三甲基铟为源材料，以O2为氧化气体，在蓝宝石衬底（0001）面上生长出了高质量的立方相In2O3薄膜。研究了In2O3薄膜的结构、表面形貌和光电性质。结果表明制备样品具有In2O3体心立方结构和（222）方向择优取向生长，电阻率～6．40×10^-3Ω·cm，在可见光区域的平均透过率达到了90％以上。

反应溅射氧分压对In_2O_3薄膜光电转换性能的影响

用直流磁控溅射在不同溅射功率下制备不同厚度的In2O3薄膜。通过XRD分析薄膜结构,用紫外可见光谱分析薄膜的光吸收能力,并推导薄膜的光学带隙。结果表明,室温反应溅射条件下,直接溅射得到的薄膜都是非晶薄膜,且吸光度随制备氧分压的增大而减小,相同功率下,薄膜厚度随氧分压增大而减小,光吸收起始位置也随之蓝移。相同偏压下,薄膜的单色光转换效率(IPCE)随氧分压增大先减小后增大。在0.5 mol/L Na2SO4溶液中,0.26 Pa氧分压得到的样品IPCE为14.8%(λ=400 nm)。在1.0 V Ag/AgCl偏压下,0.26 Pa氧分压样品光电流为28μA/cm2。

电沉积Sn对In_2O_3薄膜透光和导电性能的影响

室温下利用射频磁控溅射粉末靶制备In_2O_3薄膜,并在其上电沉积Sn制备Sn/In_2O_3复合薄膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和霍尔效应仪等手段表征和分析了复合薄膜的微观结构和光电性能。结果表明:电压为2 V时,制备的Sn/In_2O_3薄膜光电性能最佳,透光率为92.86%,电阻率0.19 mΩ·cm。氧化退火后,3 V电压制备的Sn/In_2O_3复合薄膜电阻率增大,透光率得到明显改善。

沟道层厚度对室温制备的In_2O_3薄膜晶体管器件性能的影响(英文)

在室温下采用直流磁控溅射以SiO2/Si为衬底制备了不同沟道层厚度的底栅式In2O3薄膜晶体管,讨论了沟道层厚度对底栅In2O3薄膜晶体管的电学性能的影响。实验结果表明:器件的特性与沟道层厚度有关,最优沟道层厚度的In2O3薄膜晶体管为增强型,其阈值电压为2.5 V,开关电流比约为106,场效应迁移率为6.2 cm2·V-1·s-1。

Fe掺杂In_2O_3薄膜的微结构与磁、输运性能

采用磁控溅射方法制备Fe掺杂In2O3基稀磁半导体(DMS)薄膜.通过XRD、XPS和XANES分析,确定Fe掺杂In2O3薄膜中没有出现Fe团簇以及Fe的氧化物第二相,Fe元素是以Fe2+和Fe3+的形式共同存在.通过输运特性ρ-T和HALL分析确定Fe掺杂In2O3薄膜的载流子浓度约4×1018cm-3,且Fe的掺杂并未改变In2O3的半导体属性.SQUID磁性测试显示Fe掺杂In2O3样品具有明显的室温铁磁性,铁磁性可以由束缚磁极子模型或双交换机制来解释.

室温直流反应磁控溅射制备透明导电In_2O_3∶Mo薄膜

在室温条件下采用直流反应磁控溅射法制备了新型透明导电In2O3:Mo薄膜.研究了溅射压强中氧气百分含量[P(O2)]为8.0%～18.0%时对薄膜光电特性以及表面形貌结构的影响.结果表明,薄膜的光电性能对溅射压强中P(O2)非常敏感.分析显示P(O2)决定了薄膜中的氧空位含量和载流子浓度,从而影响了薄膜的光电特性.原子力显微镜观察表明,适量的P(O2)条件下可以获得平均粗糙度为0.3 nm、颗粒均匀、表面平整的薄膜.室温制备的IMO薄膜在可见光区域的平均透射率(含玻璃基底)高达82.1%,电阻率低至5.9×10-4 Ω·cm.

In_2O_3:W薄膜的制备及光电性能研究

采用直流磁控溅射法制备了掺钨氧化铟(In2O3:W,IWO)薄膜,研究了制备工艺对薄膜表面形貌和光电性能的影响。结果表明薄膜的表面形貌与其光电性能有着紧密联系。氧分压显著影响薄膜的表面形貌进而对薄膜的光电性能产生影响,同时溅射时间的变化也显著影响薄膜的光电性能:随着氧分压以及溅射时间的升高,薄膜的电阻率均呈现先减小后增大的变化规律,在氧分压为2.4×10-1Pa条件下,制备样品的表面晶粒排布最细密,其电阻率达到6.3×10-4Ω.cm,载流子浓度为2.9×1020cm-3,载流子迁移率为34cm2/(V.s),可见光平均透射率约为85%,近红外光平均透射率>80%。

Fe/Sn共掺杂In_2O_3稀磁半导体薄膜的磁性和输运性质

采用脉冲激光沉积方法在Al_2O_3衬底上制备了Fe/Sn共掺杂的(In_(0.93)Fe_(0.05)Sn_(0.02))_2O_3薄膜,研究了沉积过程的氧气分压对薄膜结构、磁性和输运性质的影响,以揭示其铁磁性来源和机制。(In_(0.93)Fe_(0.05)Sn_(0.02))_2O_3薄膜为单相立方In2O3结构,Fe和Sn取代了In2O3中In的位置。在不同氧气分压下制备的(In_(0.93)Fe_(0.05)Sn_(0.02))_2O_3薄膜具有明显的室温铁磁性,随着氧气分压的增加,薄膜的铁磁性减小。输运测量表明,(In_(0.93)Fe_(0.05)Sn_(0.02))_2O_3薄膜为n型半导体,载流子浓度约为1020 cm-3,在低温时具有明显的磁电阻效应。研究结果表明(In_(0.93)Fe_(0.05)Sn_(0.02))_2O_3薄膜的铁磁性是本征的,载流子浓度对薄膜的铁磁性有重要影响。

Fe掺杂In_2O_3薄膜的结构及磁性研究

在室温条件下采用直流磁控溅射方法并结合原位空气退火工艺,在普通玻璃基片上,制备了不同Fe掺杂量的In_2O_3薄膜。实验结果表明,退火氛围及Fe的掺杂量对In_2O_3薄膜的微结构、形貌及磁特性都有着很大的影响。空气中773K下退火30min的In_2O_3薄膜样品则结晶状态良好,不同Fe掺杂的In_2O_3薄膜样品均表现出室温铁磁性。

In_2O_3薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件及其气敏性研究

本文提出利用金属氧化物半导体材料制备光波导气敏元件,检测挥发性有机物蒸汽的新方法。通过溶胶凝胶法制备了In2O3粉末并用X-衍射对样品进行表征。采用提拉法在锡掺杂玻璃光波导表面制备In2O3薄膜,研制了In2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件,并对挥发性有机蒸汽进行检测。实验结果表明该元件对二甲苯具有较好的气敏性,在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-6(体积分数)的二甲苯蒸汽有比较明显响应。

厚度对电子束蒸发制备IMO薄膜性能的影响

通过电子束蒸发法制备In2O3:Mo(IMO)薄膜,详细研究了厚度对薄膜光电性能的影响.当薄膜厚度为=35 nm时,XRD谱与SEM图像均证明薄膜基本上处于非晶态(存在少许纳米晶粒),其光学特性优良而电学特性较差;随着薄膜厚度增加,薄膜的晶体结构变得较完善,晶粒增大,薄膜电学性能取得到了改善,在薄膜厚度=150 nm时获得最小电阻率～2.1×10-4 cm,而光学特性有所恶化.通过性能指数比较,d=110 nm厚度的IMO薄膜光电性能较好.

In_2O_3透明薄膜晶体管的制备及其电学性能的研究

采用磁控溅射方法在玻璃衬底上生长了In2O3晶体薄膜.该薄膜具有(111)晶面择优取向,晶粒尺寸达到33nm.利用光刻工艺制作了以In2O3晶体薄膜为沟道层的底栅式薄膜晶体管.In2O3薄膜晶体管具有良好的栅压调制特性,场效应迁移率达到6.3cm2/(V·s),开关电流比为3×103,阈值电压为-0.9V.结果表明,In2O3薄膜晶体管在新型平板显示领域具有潜在的应用前景.

In_2O_3和ZnO混合薄膜的化学腐蚀特性研究

利用直流磁控溅射在未加热的BK-7玻璃基片上沉积In2O3与ZnO混合(IZO)薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、分光光度计和四探针法研究IZO薄膜在HCl溶液中不同腐蚀时间前后的表面形貌以及光电性质的变化。结果表明:随着腐蚀时间的增加,薄膜的表面均方根粗糙度(RMS)和方块电阻(Rs)都呈现先增后减再增的现象;而薄膜的光学透射率则是先减后增再减。由于ZnO比In2O3更容易在HCl溶液中进行腐蚀,使得样品经腐蚀后出现孔洞结构,孔宽与孔深都随着腐蚀时间的增加而增大,这种具有纳米孔洞结构的透明导电薄膜在未来的光电子器件有潜在应用。

In_2O_3/SnO_2薄膜的制备及光谱反射性能研究

开展了在伪装网基布上镀In2O3/SnO2薄膜的性能研究,系统分析了薄膜厚度对其光谱反射性能的影响;总结了薄膜厚度对In2O3/SnO2薄膜表面形貌、光谱反射辐射性能的影响规律,为In2O3/SnO2薄膜的红外伪装应用奠定了基础理论和实验依据.

电子束沉积In_2O_3基W-Mo共掺薄膜的特性研究

利用电子束反应沉积技术制备了高迁移率In2O3基W-Mo共掺(IMWO,In2O3:WO3/MoO3)薄膜,研究了不同等量WO3-MoO3掺杂浓度对薄膜的微观结构、光学性能和电学性能的影响。IMWO薄膜的表面形貌呈现"类金字塔"型。随着WO3-MoO3共掺量的增加,IMWO薄膜的电阻率依次下降,载流子浓度逐渐增加,在共掺量为1.0%时制得相对较高电子迁移率的薄膜,电子迁移率约为45.5 cm2.V-1.s-1,电阻率约为3.66×10-4Ω.cm,电子的载流子浓度约为3.74×1020cm-3,方块电阻约为22.88Ω/□,400~1 100 nm光谱区域内的平均透过率约为76%(含玻璃衬底,即glass/IMWO薄膜)。

透明导电氧化物薄膜的抗伽马辐照性能研究

利用射频磁控溅射法制备出具有良好光电性能的In_2O_3:W(IWO)薄膜,与购置的In_2O_3:Sn(ITO)薄膜一起,在伽马射线地面加速模拟试验设备中进行辐照试验。对辐照前后两种薄膜样品的微观结构、表面形貌、光电性能和元素价态进行对比分析,并用正电子湮没方法研究辐照前后的缺陷情况。结果表明,伽马射线辐照可引起ITO及IWO薄膜样品中氧空位缺陷的少量增加,且缺陷主要产生于薄膜表层及薄膜与基底界面结合处。高能伽马光子作用于透明导电氧化物薄膜,主要通过破坏其内部结合能较低的化学键,并实现薄膜系统中元素之间的选择性重组。ITO与IWO具有良好的抗伽马辐照性能,IWO相比ITO更适合于抗伽马辐照相关应用。

电子束沉积生长高迁移率IMO透明导电薄膜的研究

研究了利用电子束反应蒸发技术梯度速率生长高迁移率In2O3:Mo(IMO)薄膜的微观结构、光学和电学性能。高纯度In2O3:MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。首先,利用低沉积速率(约0.01nm/s)生长一层厚度约为30nm的IMO薄膜,作为缓冲层,其次,提高生长速率至0.04nm/s,高速率生长IMO薄膜,薄膜厚度约50nm。典型薄膜电阻率ρ约为2.5×10-4Ωcm,方块电阻Rs约为22.5Ω,载流子浓度n～5.8×1020cm-3,电子迁移率μ约为47.1cm2V-1s-1,可见光和近红外区域平均透过率约为80%。获得的IMO薄膜光电性能和直接利用低速率生长的薄膜特性相当或更好,并且极大地降低了薄膜生长时间。

电子束反应蒸发制备高迁移率IMO薄膜及其性能研究

研究了掺杂剂含量对电子束反应蒸发技术生长掺钼氧化铟（In2O3：Mo,IMO）薄膜的微观结构以及光学和电学性能的影响。采用高纯度In2O3：MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。随着MoO3掺杂剂含量的增加,IMO薄膜电阻率先降低而后增加,光学性能呈现薄膜透过率下降的趋势。在1.0 wt.%MoO3掺杂剂含量时,获得最佳薄膜性能,薄膜电阻率ρ约为1.97×10^-4Ω.cm,方块电阻Rs约为18Ω/□,载流子浓度n约为6.85×1020cm^-3,电子迁移率μ约为46.3 cm2.V^-1.s^-1,可见光和近红外区域透过率T约为75%-85%（含玻璃衬底）。这种高迁移率的IMO薄膜有望应用于μc-Si：H薄膜太阳电池以及a-Si：H/μc-Si：H硅叠层薄膜太阳电池。

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO：B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。