PbTe(111)薄膜的分子束外延生长及其表面结构特性

采用分子束外延(MBE)方法在Ba F_2(111)衬底上直接外延生长了Pb Te薄膜。反射高能电子衍射(RHEED)实时监控的衍射图样揭示了Pb Te在Ba F_2(111)表面由三维生长向二维生长的变化过程。转动对称性的研究结合第一性原理密度泛函理论(DFT)的计算揭示了在富Pb及衬底温度(Tsub)为350°C的生长条件下,得到的Pb Te(111)薄膜具有稳定的(2×1)重构表面。Pb Te(111)-(2×1)表面覆盖Te膜后,通过300°C的退火处理,重构表面可完全复原,这为大气环境下Pb Te薄膜表面结构的保护提供了有效的方法。

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。

PbTe薄膜磁控溅射生长及其微结构研究

利用磁控溅射法在BaF2(111)单晶衬底上生长了PbTe薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外透射谱(FTIR)表征了溅射PbTe/BaF2(111)薄膜的微结构和光学特性.测量结果显示:溅射生长的PbTe/BaF2(111)薄膜表面由规则金字塔形岛和三角形坑组成的纳米颗粒构成,且薄膜沿<111>取向择优生长,其晶粒大小与表面纳米颗粒大小接近.室温下傅里叶红外透射谱及其理论模拟表明溅射生长的PbTe薄膜光学吸收带隙(Eg=0.351 eV)出现蓝移,与PbTe纳米晶粒的尺寸效应有关.

PbTe薄膜及单晶的电磁特性研究

采用布里奇曼法在 Ar气气氛中于石英坩锅内合成了 Pb Te单晶 ,并运用真空蒸镀法制成了其多晶薄膜 ,测试了它们的伏安特性、热电特性、光电导效应 .实验发现 :所合成的 Pb Te单晶是 P型半导体 ,对可见光较敏感 ;Pb Te薄膜及单晶的温差电动势具有相同的数量级 ,均具有显著的热电效应 .

退火时间对磁控溅射Al/PbTe薄膜结构及性能的影响

采用RF磁控溅射法制备了Al/PbTe薄膜,并在真空电阻炉中对薄膜进行退火处理,研究了退火时间对Al/PbTe薄膜的表面形貌、物相组成、透射率和电阻率的影响。结果表明:所制备的Al/PbTe薄膜具有明显的〈100〉方向择优取向;随着退火时间的延长,薄膜的PbTe(200)衍射峰强度明显下降,并且出现了PbTe(111)衍射峰;退火后Al/PbTe薄膜表面出现了花状聚集,且随着退火时间的延长,花状聚集越来越密集和均匀;退火后Al/PbTe薄膜的吸收带向短波方向发生了少许偏移,随着退火时间的延长薄膜的透射率和电阻率都呈现先减小后增大的趋势。

富碲碲化铅薄膜的晶体结构、表面形貌、元素深度分布和中红外光学常数

对由富碲( <1mol.% )碲化铅晶体材料热蒸发制备的薄膜进行了表征.结果表明:薄膜是多晶的,具有NaCl型晶体结构,表面晶粒分布均匀,在膜层的深度方向约 170nm内富碲的组分均匀分布.对比薄膜表面抛光前后的中红外光学常数表明表面散射对薄膜光学性质的影响极小.

碲化铅单晶及薄膜物理特性的研究

PbTe(碲化铅)是一种新兴的化合物半导体材料,它以优良的特性而被用于许多高科技领域。作者用布里奇曼法以高纯的Te(99.9%)和经过5次提纯的Pb合成了5种组分的PbTe单晶,并对它们的物理特性进行了研究。此外,以所制备的晶体为原料用真空蒸镀法制备了5种组分的PbTe多晶薄膜,薄膜呈铜黄色,并对它们的显微结构、导电类型、电阻、电阻率和电导率特性进行了研究。测试结果发现,热处理对薄膜结构和性能影响很大,热处理后晶粒为有明显取向的片状,且晶粒尺寸变大;随Te摩尔分数的增大,薄膜的导电类型由n型转换成p型;热处理后薄膜电阻比退火前小,其电阻率比晶体材料大,电导率随Te摩尔分数的增大先减小后增大。

射频磁控溅射法制备碲化铅薄膜的X射线衍射分析

采用射频磁控溅射法,在单面抛光的Si(111)衬底上制备了PbTe薄膜,利用X射线衍射法分析了溅射工艺参数如溅射功率、溅射时间、衬底温度以及退火温度对PbTe薄膜的结晶质量的影响。结果表明:在溅射功率为30W,溅射时间为10 min,衬底未加热时制备的薄膜具有最好的〈100〉方向的择优取向性;退火处理可以改善薄膜的结晶质量,并且退火温度越高,薄膜的结晶质量越好。

离子束辅助沉积技术对薄膜光学特性的影响

用计算机模拟离子辅助薄膜沉积过程和工艺实验,发现离子辅助能够提高薄膜的聚集密度、附着力,改善薄膜光学特性。然而,高能离子束诱发薄膜材料相当大的吸收,导致该技术几乎无法使用。作者通过对碲化铅薄膜材料理论和工艺分析,证实了低能、高密度离子束辅助是一种极有发展前途的新技术。

半导体纳米晶体在薄膜晶体管中的应用

以非晶硅薄膜为核心的薄膜晶体管技术目前已经相当成熟,在该技术投入使用并且得以很好地优化之后,要想进一步提高薄膜晶体管的性能,就有必要开发新型的薄膜材料。近年来,由半导体纳米晶体构成的新型薄膜材料在晶体管中的应用越来越受到人们关注。利用半导体纳米晶体制备的薄膜晶体管有着较高的载流子迁移率和开关电流比,同时在其制备过程中可以在较低温度下大面积成膜,能够使用塑料等柔性衬底,因而具有明显的成本优势,发展前景广阔。着重介绍了几种颇具潜力的半导体(如硒化镉、碲化汞、硒化铅、锗、硅)纳米晶体在制备薄膜晶体管方面的应用。

分子束外延PbTe单晶薄膜的反常拉曼光谱研究

采用分子束外延(MBE)方法在BaF2(111)衬底上生长了高质量的PbTe单晶薄膜,拉曼光谱测量观察到了表面氧化物的振动模、布里渊区中心(q≈0)纵光学(LO)声子振动模以及声子-等离子激元耦合模振动.随着显微拉曼光谱仪激光光斑聚焦深度的改变,各拉曼散射峰的峰位、积分强度、半高宽等都表现出不同的变化趋势.随着激光光斑聚焦位置从样品表面上方3μm处变化到表面下方3μm处,PbTe外延薄膜的LO声子频率从119cm-1移动到124cm-1.MBE原生PbTe样品与表面经腐蚀抛光处理后的样品相比,各散射峰强度的变化也体现出不同的趋势.以上这些现象都与各个拉曼散射峰具有不同的振动起源有关.而PbTe薄膜LO声子产生的频移,则可以从外延膜与衬底间的晶格失配引起的应变和弛豫角度加以解释.

中心波长14.95μm超窄带滤光片的研制

讨论了大气探测红外分光辐射计第1光谱通道超窄带滤光片的研制情况。采用富碲碲化铅材料作为高折射率膜层材料,通过控制沉积速率、沉积温度、真空度等工艺参数,镀制的膜层具有小的自由载流子浓度,整个膜系具有低的光吸收和高的透射能量。研制出入射光束半锥角Φ为18°时,中心波长14.95μm、带宽0.065μm、相对带宽小于0.5%的长波CO2超窄带滤光片。该超窄带滤光片已实现空间应用5年,在天气预报数据获取中工作稳定。