脉冲激光沉积法制备Ga掺杂ZnO薄膜结构、光学和电学性能研究

为探究掺杂含量及薄膜厚度对Ga_(x)Zn_(1-x)O薄膜各性能的影响,利用脉冲激光沉积法在MgO衬底上制备一系列Ga_(x)Zn_(1-x)O薄膜。X射线衍射结果表明,所有薄膜均沿z轴择优生长,结晶质量和透光率随掺杂含量的增加而降低。Ga掺杂含量为3%的薄膜获得最佳电学性能。薄膜结晶质量随厚度增加而提高,在250 nm获得最低电阻率1.34×10^(-4)Ω·cm和最高迁移率26.48 cm^(2)/Vs。3%组分不同厚度的薄膜可见光范围内光透过率均高于80%。Ga_(x)Zn_(1-x)O薄膜是替代传统铟锡氧化物的良好候选材料。

电化学沉积Cu_(2)O薄膜的制备及性能研究

利用电化学沉积法,以醋酸铜和醋酸钠为电解质溶液,在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃表面制备了Cu_(2)O薄膜。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对Cu_(2)O薄膜的物相、微观形貌和光学性质进行了表征。并在光照的条件下,测试了Cu_(2)O的光电流谱,评价了Cu_(2)O薄膜的光电化学性能和光催化降解亚甲基蓝的活性。

不同生长温度下Zn_(1-x)Sb_(x)O薄膜的结构与发光性能研究

采用固相反应法制备了不同比例的Sb掺杂ZnO靶材,并用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基底上制备了Zn_(1-x)Sb_(x)O薄膜。通过XRD、光致发光(PL)谱对所制薄膜进行了结构表征和性能分析,探讨了不同Sb掺杂量和不同生长温度对薄膜结晶质量和发光性能的影响。结果表明:对比纯ZnO的PL谱发现ZnSbO薄膜出现了紫外峰,且随着Sb浓度的增加,所有发光峰的强度相对增大;针对Zn_(0.98)Sb_(0.02)O薄膜,不同的基底生长温度改变了薄膜的紫外和蓝光发射强度,500℃下薄膜具有最好的结晶质量和最强的发光峰;对于500℃下生长的Zn_(0.98)Sb_(0.02)O薄膜,当激发光源波长从325nm变化到300nm,峰位红移,而且紫外峰与蓝光锋强度比由1∶3变为12∶1。据此,可以通过改变Sb掺杂量、生长温度和激发光源波长,从而制备出不同波段、不同强度的发光器件。

溅射沉积CuO薄膜的光学和电学特性

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,保持200℃的基底温度不变,通过调节氧氩比（OFR）和反应压强,利用直流反应磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了一系列氧化铜薄膜。利用能谱对薄膜材料的元素含量进行测量和分析,结果显示：OFR=1∶1和2∶1时,铜元素和氧元素的含量比约在0.90-0.97的范围内变动。用四探针测试仪对薄膜的电阻率进行测量,用分光光度计测量薄膜的透过率,并用外推法推导出氧化铜薄膜的禁带宽度。利用霍尔效应测试仪对薄膜的电学参数进行测量和分析。

掺铒a-Si∶H,O薄膜1.54μm光致发光和微结构

采用等离子化学气相淀积方法 ,改变 Si H4 和 N2 O的流量比制备含有不同氧浓度的 a- Si∶ H,O薄膜 .用离子注入方法掺入铒 ,经 30 0— 935℃快速热退火 ,在波长 1 .54μm处观察到很强的室温光致发光 .氧的加入可以大大提高铒离子的发光强度 ,并且发光强度随氧含量的变化有一个类似于高斯曲线的分布关系 ,不是单调地随氧含量的增加而增强 .研究了掺铒 a- Si∶ H,O薄膜和微结构 ,讨论了发光强度与薄膜微结构的关系 .

电流密度对电沉积制备钽基RuO_2·nH_2O薄膜形貌的影响

采用直流电沉积的方法研究了阴极电流密度的变化(1mA/cm2、3mA/cm2、5mA/cm2、10mA/cm2)对RuO2·nH2O薄膜附着力和形貌的影响,并探讨了RuO2·nH2O电沉积的机理。采用SEM、能谱仪、XRD对薄膜的形貌、元素、物相分别进行了分析,并用粒度分析仪(DELSA440SXAnalyzerControl)对电沉积液的Zeta电位进行了测试。通过实验可以得出:RuO2·nH2O薄膜厚度随着阴极电流密度的增加而增加,薄膜自然干燥失水后,开裂脱落的倾向随电流密度的增加而增大;当阴极电流密度达到10mA/cm2时,自然干燥后薄膜疏松,附着力差。

电沉积液初始pH值对电沉积制备钽基RuO_2·nH_2O薄膜的影响

以RuCl_3·2H_2O水溶液为电沉积液,通过恒流电沉积法在钽箔上电沉积一层RuO_2·nH_2O薄膜;研究了电沉积液初始pH值对制备RuO_2·nH_2O薄膜的影响。分别采用SEM、EDS、XRD、粒度分析仪(DELSA 440SX analyzer control)对薄膜的形貌、薄膜元素、溶胶的Zeta电位及薄膜的物相进行观察与测试。结果表明,电沉积液初始pH值越高,RuO_2·nH_2O薄膜越疏松,龟裂纹越大,与基体结合力也越差。初始pH值为2.3时,薄膜的孔隙率最佳,综合性能指标最好。

Cu2O薄膜的电化学沉积和生长机理研究

采用酸性醋酸铜体系,在透明导电玻璃(ITO)上恒电位沉积Cu2O薄膜,研究阴极还原Cu2O的电化学行为,利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了Cu2O薄膜的微观结构和表面形貌,通过控制电沉积时间,研究Cu2O薄膜的表面形貌变化规律,讨论了Cu2O的生长机理。

Si(100)衬底上Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜的结构及光学性能

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜,研究了Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜的结构和光学性能。结果表明,Si(100)衬底上Mg_(0.33)Zn_(0.67)O薄膜呈六方纤锌矿结构,薄膜沿c方向取向生长,且c轴方向晶格增大0.03 nm。薄膜呈现优异的半导体特性,激子吸收峰位于297 nm,禁带宽度约为4.3 eV。薄膜平均粒径约为20 nm。薄膜在深紫外激发下的荧光发射位于368 nm。

衬底温度对Cu_2O薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备了Cu2O薄膜。系统研究了衬底温度对薄膜结构、光学和电学性能的影响。XRD的结果显示,在所有衬底温度条件下均可得到单相的Cu2O结构,而且随着衬底温度由500 K升至800 K,薄膜表现出(111)择优取向的生长特点。电学和光学测试结果表明,室温电导率和光学带隙随着衬底温度的升高而增加,800 K制备的薄膜的带隙值最高约为2.58 eV。

通过氧化Cu膜制备Cu_2O薄膜

通过热蒸镀Cu膜并在空气中退火制备Cu2O薄膜,利用X射线衍射(XRD)、能量分散X射线谱(EDX)和原子力显微镜(AFM)研究了已沉积和不同温度退火薄膜的晶体结构、成份和表面形貌。结果表明,Cu膜在200℃退火30分钟可以得到具有单一成份的Cu2O薄膜。四探针测量得到所制备的Cu2O薄膜电阻率为0.22Ωcm。用紫外可见光分光光度计(UV-vis)研究了Cu2O薄膜的光学特性,得出其光学带隙为2.4eV。

Zn_(0.96)Mn_(0.04)O薄膜的制备及结构、磁性分析

采用射频溅射法制备了Zn0.96Mn0.04O薄膜样品,并对样品进行了结构和性能的检测,其中使用的靶材是通过标准固态反应法制备的.经过X射线衍射分析,样品均未被发现任何杂质相,都表现为纤锌矿结构.磁性测量表明,薄膜样品在室温下表现出较强的铁磁性,每个Mn离子的饱和磁化强度为1.05μB,矫顽力为0.01 T,居里温度高于400 K.分析表明,薄膜样品所检测到的铁磁性不是杂质相的贡献,而是MnZnO的内禀性质,并且生长环境及缺陷对样品的铁磁性产生了很大的影响.

溅射功率对射频磁控反应溅射制备的Ag_2O薄膜微结构的影响

利用射频磁控溅射技术,通过调节溅射功率(P)在200℃、氧氩比为2∶3条件下在玻璃衬底上制备了一系列氧化银(Ag2O)薄膜。利用X射线衍射谱和扫描电子显微镜重点研究了P对Ag2O薄膜微结构的影响。研究结果表明Ag2O薄膜具有(111)择优取向,这可能归结于(111)面的表面自由能最低。随着P从120 W增大到240 W,Ag2O薄膜(111)方向的平均晶粒尺寸从22.92 nm增大到27.96 nm,薄膜的表面结构呈现了从均匀、致密的表面结构向疏松、多孔洞的表面结构的演变。Ag2O(111)衍射峰的2θ角与标准值偏差(2θshift)随P的增大先减小后增大,(111)衍射峰峰位向2θ增大的方向发生了明显的移动。根据量子尺寸效应,薄膜的应力与晶粒尺寸呈反比关系,因此薄膜的应力随P的增大先减小后增大。P=240 W时薄膜的应力最小。从应力的角度,这基本可以合理解释P=210 W时制备的Ag2O薄膜的结晶质量最好,尽管与实验结果有些差异。

真空磁过滤电弧离子镀沉积Ti-O薄膜及其血液相容性

采用真空磁过滤电弧离子镀技术在单晶硅(100)和载玻片表面沉积Ti-O薄膜,研究了不同氧分压(0.08、0.13、0.2Pa)对薄膜结构及血液相容性的影响。研究结果表明,随着氧分压的提高,Ti-O薄膜相结构从三氧化二钛转变为金红石结构二氧化钛。扫描电子显微镜观察表明,所制备薄膜表面结构致密,与基体结合紧密。血小板粘附实验结果表明,0.13Pa下制备的薄膜血液相容性优异,优于临床应用的热解碳材料。

n型Cu_2O薄膜的简易水热法制备及其光电化学性能

采用一种简单的水热法,通过控制反应时间,使用铜片在只含有Cl^-的非含铜前驱物的NaCl溶液中生长出了n型Cu_2O薄膜。对制备的样品进行了X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光电化学等表征或测试。本水热法相对其他的水热法工艺更简单,成本更低且能进行快速大规模化的生产。且得到的n型Cu_2O薄膜晶化程度高,经过Cl^-掺杂后,载流子浓度高达9.75×10^(17) cm^(-3),在可见光照射下表现出较好的光电转换性能。光电化学和电化学阻抗谱表明在中等浓度(0.1 mol·L^(-1))NaCl溶液中90℃的条件下水热反应50 h制备的Cu_2O薄膜具有最好的光电性能。

Si衬底上Mg_(0.3)Zn_(0.7)O薄膜结构及光学性能

采用溶胶-凝胶旋涂法在Si衬底上制备了Mg0.3Zn0.7O薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见荧光光谱仪和紫外-可见分光光度仪测试了Mg0.3Zn0.7O薄膜的结构和光学性能。结果表明:Si衬底上Mg0.3Zn0.7O薄膜以六方相ZnO纤锌矿为主,存在少部分立方相MgO,薄膜均匀,平均粒径约为40nm。吸收光谱中吸收边位于313nm,相应的带隙为3.96eV。发光光谱是峰值位于421nm的宽带谱,激发光谱范围宽,具有近紫外激发优势。

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.

衬底温度对Zn_(0.95)Ca_(0.05)O薄膜结构和光学性质的影响

利用磁控溅射法在玻璃基片上制备Zn0.95Ca0.05O薄膜,用X射线衍射(XRD)研究薄膜的结构特性,用LS920荧光光谱仪测量了样品薄膜的PL谱,探讨了衬底温度对薄膜结晶质量和光学性质的影响。研究发现,衬底温度对薄膜的质量影响较小,450℃时制备的薄膜结晶质量最好;不同衬底温度对发光峰强度有影响;薄膜在可见光区显示出较高的透过性,在350-400 nm范围内薄膜透过率骤然下降,在该范围内存在吸收边。

溅射功率和淀积时间对Mg_xZn_(1-x)O薄膜结构特性的影响

用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出MgxZn1xO薄膜,研究了溅射功率和淀积时间对薄膜结构特性的影响.X射线衍射(XRD)谱和原子力显微镜(AFM)图像表明:MgxZn1xO薄膜为六角纤锌矿结构,且具有非常好的沿垂直于衬底的c轴的择优取向.随着溅射功率和淀积时间的增加,X射线衍射峰的衍射角变大,半高宽(FWHM)减小,平均晶粒尺寸增加,薄膜结晶质量显著提高.

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。