TiO_2过渡层对Si基ZnO薄膜光致发光特性的影响

采用直流反应溅射法在Si(100)衬底上制备了有TiO2过渡层的ZnO薄膜,并与直接在Si上生长的样品进行比较。通过X射线衍射技术和光致发光谱等分别对ZnO薄膜的结构和光学性质进行测量和分析。测量结果表明,引入过渡层后ZnO薄膜的平均晶粒尺寸变大,晶粒间界变少,结晶质量提高,薄膜内的应力得到一定程度的释放。此外,室温光致发光谱表明过渡层使ZnO薄膜的紫外发射明显增强,并研究和分析了其微观机理。

基于双层TiO_2复合ZnO薄膜电池的制备及光电性能的研究

采用二氧化钛(P25)、粘接剂和溶剂经研磨制备致密二氧化钛薄膜,并结合水热法在致密薄膜上制备多孔二氧化钛薄膜,然后再将其浸渍在醋酸锌溶液中制备成TiO2/ZnO复合薄膜,将所制得的复合薄膜分别作为光阳极制备成染料敏化太阳能电池。通过对光电性能的比较研究,底层致密外层多孔二氧化钛薄膜远远优于致密二氧化钛薄膜,而在醋酸锌中浸泡80 min时所得TiO2/ZnO复合薄膜的光电性能最好,光电转换效率高达4.36%。

TiO_2缓冲层的退火气氛对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射法制备了ZnO/TiO2/Si薄膜,研究了TiO2缓冲层的不同退火气氛对ZnO薄膜的影响.利用X射线衍射分析(XRD)、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计等技术表征了ZnO/TiO2/Si薄膜的微结构和光学特性.XRD结果表明:沉积在经过O2退火缓冲层上的ZnO薄膜具有最好的c轴择优取向;透射吸收谱显示所有ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率超过90%;引入未退火缓冲层后薄膜的光学带隙值增大,而缓冲层在真空、氧气进行退火后薄膜的光学带隙值均减小.薄膜的光致发光谱显示:所有样品出现了位于400nm,450nm和530nm的紫光峰、蓝光峰和绿光峰,并对各发光峰的来源进行了探讨.

过渡层ZrO_2对不同沉积厚度TiO_2薄膜结构的影响

TiO2作为高介电常数材料已被广泛研究。为了防止TiO2与Si基底发生反应,在Si与TiO2之间加入与TiO2结构相似热稳定性好的ZrO2作为过渡层。改变TiO2薄膜厚度,并在900℃对薄膜进行1h退火处理。通过XRD分析显示,随着TiO2厚度减小,各衍射峰强度逐渐降低,但各峰位及其相对强度无明显变化。通过SEM可以发现,热处理前各薄膜均无裂纹和孔洞。热处理后,TiO2厚度为150nm及80nm的薄膜平整光滑无裂纹孔洞,晶粒排列致密晶界清晰,当TiO2厚度降为30nm时,薄膜仍平整光滑,只在晶界上出现因热处理而产生的缩孔。

TiO_2过渡层对BiFeO_3薄膜微结构和铁电磁性质的影响

研究了TiO2过渡层对BiFeO3薄膜微结构和铁电磁性质的影响.采用溶胶-凝胶法分别在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了BiFeO3薄膜.通过加入约10 nm厚度的TiO2过渡层,在两种衬底上均制备出了纯相BiFeO3薄膜,而未加过渡层的薄膜均有杂相存在.与未加TiO2过渡层相比较,BiFeO3/TiO2薄膜表面颗粒大小更加均匀、致密、平整.在室温10kHz下沉积在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的薄膜的损耗从0.094下降到0.028;而薄膜的介电常数变化不大,分别为177和161.在室温下同时测得了薄膜的电滞回线和磁滞回线.BiFeO3/TiO2薄膜的饱和磁化强度为16.8 emu/cm3,在600kV/cm电场下,剩余极化强度为9.8μC/cm2.研究表明,TiO2过渡层能够有效地抑制Bi FeO3薄膜杂相的生成,提高薄膜的表面平整度以及耐压性.

TiO_2过渡层对Bi_(3.54)Nd_(0.46)Ti_3O_(12)薄膜微观结构及电性能的影响

选取厚度为5、10和20nm的TiO2薄膜为过渡层,采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.54Nd0.46Ti3O12(BNT)铁电薄膜,研究了过渡层厚度对铁电薄膜微观结构及电学性质的影响。结果表明,加入TiO2过渡层后,BNT薄膜微观结构得到改善,εr及2Pr值大幅提高,介电损耗及漏电流密度都有降低。过渡层厚度为20nm时,BNT薄膜的εr、tanδ及2Pr值分别为325、0.025(测试频率为10kHz)和36.1×10–6C/cm2,漏电流密度为8.45×10–7A/cm2(外加电场为100×103V/cm)。

TiO_2/ZnO薄膜紫外探测器的光电特性

采用射频磁控溅射的方法制备了TiO2/ZnO复合薄膜,用XRD、SEM和UV-Vis分别表征TiO2/ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及其紫外-可见光吸收谱。并用此材料制备了Au/TiO2/ZnO/Au结构MSM光电导型薄膜紫外光探测器,研究其光电特性。实验结果表明,TiO2/ZnO紫外探测器在5 V偏压360 nm紫外光照下光电流约为500μA,其响应度为100 A/W,平均暗电流约为0.5μA;由于TiO2/ZnO复合薄膜之间的费米能级不同而形成的内建电场作用,减少了产生的光生电子与空穴的复合,得到较强的光电流,且其光响应的上升弛豫时间约为22 s,下降响应时间约为80 s;响应时间较长是由于广泛分布于薄膜中的缺陷而造成的。结果表明TiO2/ZnO可作为一种良好的紫外探测材料。

TiO_2/ZnO纳米复合薄膜溶胶-凝胶法制备与表征

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片表面制备了TiO2/ZnO纳米复合薄膜并进行了SEM、XRD和EDS分析与表征。结果表明,复合薄膜微观结构和结晶化程度都强烈依赖于钛相对百分含量;随着钛含量减少,薄膜微裂纹消失,由晶化相趋向于玻璃态后又逐步趋向于结晶态。

原子层沉积与磁控溅射法制备TiO2薄膜性能对比研究

分别采用原子层沉积(ALD)和磁控溅射法(MS)在Si和石英衬底上制备TiO_2薄膜,并进行退火处理。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外分光光度计对这两种方法制备薄膜的晶型结构、表面形貌和光学特性进行分析对比。结果显示,对于沉积态TiO_2薄膜,ALD-TiO_2和MS-TiO_2未能检测到TiO_2衍射峰。ALD-TiO_2为颗粒膜,其表面粗糙,颗粒尺寸大;MS-TiO_2薄膜表面平整。经退火后,两种方法制备的TiO_2薄膜能检测到锐钛矿A(101)衍射峰,但结晶质量不高。受薄膜表面形貌和晶型结构等因素影响,退火前后ALD-TiO_2透过率与MS-TiO_2透过率变化不一致。对于沉积态和退火态薄膜的禁带宽度,ALD-TiO_2分别为3.8e V和3.7 e V,吸收边带发生红移,MS-TiO_2分别为3.74 e V和3.84 e V,吸收边带发生蓝移。

制备温度对TiO_2基膜表面非晶态ZnO薄膜发光特性影响的研究

利用电子束热蒸发镀膜的方式,以高纯度的ZnO和TiO2颗粒为原料,以Si为基底在有氧的气氛中制备ZnO/TiO2复合薄膜。研究制备温度对ZnO/TiO2薄膜的结构以及发光性能的影响。通过拉曼(Raman)谱和X射线衍射(XRD)谱分析了ZnO/TiO2薄膜的结构,表明所制备的ZnO薄膜为非晶态。用光致发光(PL)谱表征了它的发光特性,数据表明在250℃时制备的非晶态ZnO薄膜在波长389 nm处具有极强的紫外光发射,在波长431 nm处发出很强的紫光,在波长519 nm处发出较强的黄绿光。

ZnO和Al_2O_3缓冲层对AZO透明导电膜薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,以纯度为99.9%,质量分数98%ZnO、2%Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,在预先沉积了ZnO和Al2O3的玻璃衬底上制备了Al2O3掺杂的ZnO薄膜。研究并对比了两种不同的缓冲层对ZnO∶Al(AZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。并借助X线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)等方法测试和分析了不同缓冲层,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能的影响。结果表明:加入缓冲层后,在衬底温度为200℃时,溅射30min,负偏压为60V、在氮气气氛下经300℃退火处理后,制得薄膜的可见光透过率为83%～87%,AZO薄膜的最低电阻率,从9.2×10-4Ω.cm(玻璃)分别下降到8.0×10-4Ω.cm(ZnO)和5.4×10-4Ω.cm(Al2O3)。

用于复合型薄膜电极的TiO_2-ZnO复合溶胶的研究

为了制备TiO2-ZnO复合型薄膜电极,本研究采用了不同Ti/Zn摩尔比,探讨TiO2与ZnO溶胶混合方法对TiO2-ZnO复合型薄膜结构与性能的影响。溶胶制备方法为溶胶-凝胶法(sol-gel),两种复合溶胶的Ti/Zn摩尔比为3∶1及1∶1。对两种混合溶胶分别进行了差热-热重分析(TG-DTA)及XRD分析。测试结果表明:Ti/Zn(摩尔比)=3∶1复合溶胶的差热-热重曲线在370℃和415℃两个温度点出现较为明显的放热峰。对应XRD分析中也显示热处理后的溶胶中出现了锐钛矿和偏钛酸锌这两种晶相,Ti/Zn(摩尔比)=1∶1复合溶胶的差热-热重曲线仅在450℃出现一个明显放热峰,其对应XRD分析显示,在各个热处理温度下,该复合溶胶仅含有唯一晶相偏钛酸锌。两种混合溶胶测试分析表明,以直接混合TiO2及ZnO溶胶的方式,薄膜中将会出现偏钛酸锌,偏钛酸锌具有高介电常数,即具有较低的绝缘性能和较高的导电性能,用于半导体薄膜中可能会有益于光电性能的提高。本文还采用Ti/Zn(摩尔比)=3∶1混合溶胶在未腐蚀和已腐蚀玻璃载体上进行了镀膜实验,对热处理后的样品进行了表面及断面的SEM研究,发现采用分步热处理方式,可以得到较为理想的薄膜,基体腐蚀与否对薄膜和基体的结合性甚微。

染料敏化太阳能电池中TiO_2和ZnO薄膜光阳极制备方法述评

对染料敏化太阳能电池光阳极TiO2和ZnO薄膜制备的常用方法溶胶凝胶法、水热合成法、磁控溅射法、电化学沉积法以及脉冲激光沉积法、金属有机物化学气相沉积法、化学气相沉积法、喷雾热解法和化学沉淀法进行了述评,指出:半导体薄膜的制备和优化,减少电子在其传输过程中的损失,探索多种半导体材料的复合薄膜,优化半导体薄膜的能级结构和与光敏染料能级的匹配性,以及制备更为紧凑有序的纳米阵列光阳极材料和适合规模化生产的工艺是今后应强化的主要研究内容.

TiO_2种子层对Bi_(3．15)Nd_(0．85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的结晶取向和铁电性能的影响

用sol-gel法分别制备了直接沉积在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上和加入了TiO_2种子层的Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12) (BNT)铁电薄膜,研究了种子层对BNT薄膜结构和电学性能的影响.XRD结果表明直接沉积在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上的BNT薄膜具有(117)和(001)的混合取向,而加入TiO_2种子层之后薄膜的最强峰为(200)取向;FE-SEM显示具有TiO_2种子层的BNT薄膜,其表面主要是由具有非c轴取向的晶粒组成且更为致密;直接沉积的BNT薄膜和具有TiO_2种子层的BNT薄膜的剩余极化P_r值分别为26和43.6μC/cm^2,矫顽场强E_c分别为91和80.5kV/cm;疲劳测试表明两种薄膜均具有良好的抗疲劳特性,TiO_2种子层的引入并没有降低BNT薄膜的疲劳特性;两种薄膜的漏电流密度均在10^(-6)～10^(-5)A/cm^2之间.

LP同质过渡层对ZnO薄膜结构性能的影响

采用磁控溅射法低功率在玻璃衬底上制备低功率(LP)过渡层,再在其上高功率生长ZnO薄膜,研究了LP过渡层对薄膜结构性能的影响。XRD和SEM结果表明,引入LP过渡层后,高射频(RF)功率溅射的ZnO薄膜(002)定向性显著改善。随溅射功率的提高,薄膜(002)定向性有所下降,但致密性明显好转。与无过渡层薄膜相比,在溅射功率分别为30 W和50 W过渡层上生长的薄膜晶粒变大。研究表明,在30 W的LP过渡层上用200 W功率制备的薄膜性能最佳。

ZnO缓冲层对W掺杂VO_2薄膜光电性能的影响

用磁控溅射法在载玻片基底上分别制备W-VO2单层薄膜与ZnO/W-VO2双层薄膜,并在Ar气氛中进行退火。用X射线衍射仪、LCR测试仪、扫描电镜、紫外-可见分光光度计和红外光谱仪对薄膜样品的晶体结构、电阻-温度特性、表面形貌、可见光透过率和红外光透过率进行测试。结果表明:ZnO/W-VO2双层薄膜的相变温度降低至35℃,薄膜生长更加致密均匀,可见光透过率提高约23%,对红外光的屏蔽效果更优。

溅射功率对ZnO/TiO_2复合薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基底制备了ZnO/TiO_2复合薄膜,利用SEM、XRD对薄膜的表面形貌和晶体结构进行了表征,分析了不同溅射功率对薄膜的亲水性和光催化性能的影响。结果表明,溅射功率为140W时,再经500℃退火2h处理后的薄膜具有锐钛矿和金红石混晶结构,并具备最佳的亲水性能;随着溅射功率的增加,ZnO/TiO_2复合薄膜的光催化性能升高。

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。

不同过渡层对ZnO薄膜的影响

采用磁控溅射法制备以AlN和Al2O3为不同过渡层的ZnO薄膜,研究不同过渡层对ZnO薄膜的结构、形貌及电学性能影响。结果表明,以AlN和Al2O3两种过渡层制备的ZnO薄膜依然呈C轴择优取向,而以AlN为过渡层的X射线衍射峰的2θ角更接近ZnO体材料的衍射峰位,且粗糙度更小,晶粒呈圆球密堆结构,膜面更光滑,结晶更致密。

原子层沉积低温制备高取向锐钛矿TiO_2薄膜

利用原子层沉积(ALD)法分别在Si和石英衬底上制备了Ti O_2薄膜,并在N2氛围下对Ti O_2薄膜样品进行退火处理。采用X射线衍射、原子力显微镜和场发扫描电子显微镜对不同退火温度下样品晶体结构、表面形貌进行了分析。利用紫外-可见分光光度计对不同退火温度下的Ti O_2薄膜进行了光学性能测试,并分析了退火温度对其光学带隙的影响。发现利用ALD方法制备的沉积态Ti O_2薄膜为高度择优取向的锐钛矿结构;当退火温度升高到600℃时,Ti O_2薄膜晶体结构类型仍为锐钛矿型,晶粒略有变大;退火态Ti O_2薄膜粗糙度比沉积态Ti O_2薄膜的粗糙度大,而且粗糙度随退火温度升高而增大。根据薄膜的透射光谱拟合了光学带隙,退火后薄膜禁带宽度略有变宽,吸收边缘发生蓝移。