溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的研究

采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）旋涂法在Si（100）衬底上制备ZnO薄膜，在室温下利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、光致发光谱（PL）等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和发光特性．结果表明：当热分解温度为400℃，晶化温度为450℃～650℃时，溶胶．凝胶旋涂法制备的ZnO薄膜样品属六方纤锌矿结构，ZnO薄膜呈现沿各个晶面自由生长的特性；在室温下均有较强的紫外带边发射峰，这表明带间跃迁占了主导地位，与缺陷有关的可见发射带很弱．以上结果说明：溶胶．凝胶法制备的ZnO薄膜质量较高．     

ZnO外延薄膜的制备及孪晶的形成

采用螺旋波等离子体辅助溅射沉积法在衬底Al2O3的(0001)面上沉积ZnO薄膜,所生长的薄膜在未退火和退火时表现出不同的平面内取向.未退火时薄膜表现出较好的单筹异质外延生长,而退火后薄膜的Φ扫描图像中出现了12个峰,这表明退火后薄膜出现反相筹,表现为孪晶生长.重点分析了退火对螺旋波等离子体辅助溅射技术外延ZnO薄膜的结构及表面形貌的影响规律,为外延ZnO薄膜质量的提高及该技术应用的探索奠定基础.     

溅射气压对Al掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

采用射频磁控溅射技术,在常温状态下在玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO透明导电薄膜.利用XRD和AFM分别对薄膜的晶体结构和表面微观形貌进行了表征,利用紫外-可见分光光度计和霍尔效应测试仪对薄膜的光电性能进行了测试,并分析讨论了不同溅射气压对Al掺杂ZnO薄膜结构、形貌和光电性能的影响.结果表明,在本实验条件下制备的薄膜均为良好的c轴择优取向;在可见光范围内样品的平均透过率都高于85%;在溅射气压为1.2Pa时,薄膜的结晶度、电阻率和透过率都达到了最佳值.     

TiO_2修饰层与ZnO复合薄膜中非晶化现象研究

为改善ZnO薄膜的光学性质,采用溶胶-凝胶法分别制备了3层和6层ZnO基底上覆不同层数TiO_2修饰层的透明薄膜,分析TiO_2修饰层对薄膜晶体结构的影响。用不同工艺流程制备了覆TiO_2修饰层的ZnO基透明薄膜,研究非晶化出现的过程。结果表明:所有混合镀膜样品,其结晶性均受到阻碍,所得样品呈现出明显的非晶状态;非晶化的出现会对薄膜的光学性质产生显著影响。非晶化过程发生在样品制备过程中的预处理和退火阶段,其中退火过程中的非晶化更为主要。     

Al_（82）Fe_5Zr_5Ce_8非晶合金的制备及热稳定性研究

采用机械合金化方法制备了Al82Fe5Zr5Ce8非晶态合金,用扫描电镜、X射线衍射、差热分析等方法分析了非晶态合金Al82Fe5Zr5Ce8的形貌、结构、热稳定性。结果表明：Al82Fe5Zr5Ce8混合粉末经过机械合金化球磨200h后达到了非晶状态。热分析表明非晶态Al82Fe5Zr5Ce8合金的晶化分两阶段进行,在723K和783K经8h的退火后,非晶态Al82Fe5Zr5Ce8合金达到了完全晶化状态,该状态下出现了很多种中间化合物相,经不同温度退火后晶化产物相基本相同。利用Kissinger方程分析了两个晶化过程的晶化激活能,对应过程的晶化激活能分别是475.6 k J/mol和408.8 k J/mol。     

创新性近代物理实验教学——AZO薄膜的制备及其表征

介绍了创新性近代物理实验sol--gel法制备AZO薄膜的实验原理和不同Al掺杂量ZnO薄膜的制备过程,用X射线衍射仪和紫外一可见分光光度计测试了AZO薄膜的微结构和光学性质。测试结果表明：随着Al掺杂量的增加,AZO薄膜的结晶度提高,吸收边发生蓝移,光学带Eg从3．279减小3．216eV。实验教学结果显示：将科研项目开设为创新性学生实验,教学效果良好,激发了学生对实验的学习兴趣,培养了学生的创新意识和综合能力。     

多晶硅薄膜晶化率对暗电导率的影响

采用氢等离子体加热的方法晶化a—Si：H薄膜制备多晶硅薄膜．用Raman散射谱进行结构表征和分析，研究了薄膜晶化率对暗电导率的影响．结果表明，暗电导率随着晶化率的增大而逐渐增大．提出了一个简单模型解释了这一现象，     

脉冲激光沉积ZnO薄膜的结构和光学特性

分析了不同退火温度下ZnO薄膜的XRD及PL谱,结果表明:ZnO结构及光学特性的优劣与薄膜中的缺陷紧密联系,而温度是改变晶体缺陷的重要条件。文章详细分析了温度影响ZnO晶体的结构和发光特性的机理。     

非晶硅薄膜和结晶硅薄膜的拉曼光谱

以玻璃为衬底,利用等离子体增强化学气相沉积工艺制备了非晶硅(α-Si)薄膜,然后通过准分子激光晶化方式获得结晶硅(nc-Si)薄膜,采用激光显微拉曼光谱仪对非晶硅薄膜、结晶硅薄膜这两类薄膜的拉曼光谱效应和结晶质量等进行了定量分析。结果表明:当激光功率达到某一阈值时,非晶硅样品发生了晶化,即由非晶硅转化成了结晶硅,特征峰发生了46.8 cm-1的位移,薄膜的结晶性质发生根本变化。而结晶硅样品在激光功率变化过程中仅因能量积聚造成了薄膜内应力变化,激光能量消散后内应力恢复原来的状态,特征峰在±5.4 cm~(-1)位移内波动,薄膜的结晶性质并未发生明显变化,表明薄膜处于稳定的晶态结构。     

电场方向对铝诱导非晶硅薄膜固相晶化影响浅析

通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和喇曼谱仪检测铝诱导非晶硅薄膜的场致固相晶化的情况,分析了电场方向对铝诱导非晶硅薄膜固相晶化的影响.     

退火温度对ZnO：Tb复合薄膜的结构和形貌的影响

采用的两步法——先溅射成膜，后退火处理的工艺成功制备了ZnO：Tb复合薄膜，结合XRD、XPS、SEM等手段研究退火温度对薄膜结构和形貌的影响．发现退火温度950％，退火时间10小时为ZnO：Tb薄膜的最佳工艺参数——薄膜表面形成新奇T—A—ZnO结构以及不同直径和长度的螺纹状纳米棒．     

MOCVD法生长ZnO纳米管及光学性能评价

利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)方法在Al2O3(1 1 2 0)衬底上生长高质量的ZnO薄膜,在衬底温度450℃及生长舱压力40 Pa的条件下,我们得到了ZnO纳米管.利用X射线衍射(XRD)对样品的结构进行了分析,利用光致发光(PL)对样品的光学性能进行了评价.     

Ti-50．9at％Ni薄膜组织和相转变的研究

采用磁控溅射方法在Si片沉积了Ti-50．9at％Ni形状记忆合金薄膜,并将薄膜分别在不同温度下进行退火．利用示差扫描量热方法（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）研究了薄膜退火前后形貌、相变特征及应力随退火温度的变化．实验结果表明：溅射态薄膜为非晶态,其晶化温度范围为430℃-535℃,晶化同时伴随着Ti3Ni4相的析出;退火后的薄膜随着退火温度的升高,Rs、Af、Ms均呈上升趋势．薄膜的残余应力随着退火温度的增加而逐渐减少．     

温度对Mn掺杂ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在不同衬底温度下沉积了一系列ZnO和ZnO∶ Mn薄膜.结合X射线衍射谱和扫描电子显微镜,分析了不同温度条件下的ZnO和ZnO∶ Mn薄膜的结构特性.结果显示:ZnO和ZnO∶Mn薄膜均呈现出显著的(002)定向生长特征,与ZnO的(002)衍射峰相比,相应条件下生长的ZnO∶ Mn(002)衍射峰均向小角度偏移,这主要是由于大离子半径的Mn2+替代了Zn2+的结果.同时随着衬底温度的升高,薄膜形貌得到明显改善,晶粒尺寸呈现减小趋势.     

氨水体系中制备ZnO纳米棒及其生长机理

对氨水溶液体系中种子层法制备ZnO纳米棒的生长机理进行研究。采用溶胶-凝胶法制备出具有002择优取向的ZnO种子层薄膜,利用XRD研究旋涂速度和热处理温度对薄膜取向性的影响;采用密闭高压的氨水溶液体系制备出具有高比表面的ZnO纳米棒,利用SEM对Zn O的微观形貌进行表征,并说明了氨水体系下ZnO纳米棒薄膜的生长机理。测试果表明,4000r/min及300℃的热处理温度制备的ZnO种子层薄膜具有显著的002择优取向,有利于后续ZnO纳米棒沿002方向择优生长。氨水体系下,所获得的ZnO纳米棒长径比大于50,且顶部呈六角锥形,棒与棒之间的空隙较大,有利于敏感气体和量子点的吸附。     

柔性透明导电ZnO基薄膜的制备及其发展前景

随着电子器件向小型化和轻便化方向发展,柔性衬底的透明导电薄膜将成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品,柔性透明导电薄膜ZnO具有优异的光电性能且资源丰富、成本低、对环境无污染,成为当前的研究热点.总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,分析了柔性透明导电薄膜的研究历史和现状.综述了柔性透明导电ZnO膜的主要制备技术及其优缺点,阐述了当前该领域的最新研究成果及应用,并讨论了工业应用对柔性透明导电膜的性能要求及其未来发展趋势.     

恒电流法制备ZnO薄膜及其光学性能研究

本文开发了一个新的综合实验,采用恒电流法制备了ZnO薄膜,利用X射线衍射分析了ZnO薄膜的晶粒尺寸等结构特征,紫外—可见光区的透过率分析ZnO薄膜的光学带隙,研究了Zn(NO3)2反应物浓度对ZnO薄膜的影响,探讨了将其用于学生实验的可行性。     

射频反应磁控溅射生长ZAO薄膜的光电性质

采用RF反应磁控溅射技术在不同制备条件下制备了Al掺杂ZnO薄膜(ZAO),研究了不同条件下ZAO薄膜的光电性质。结果表明,薄膜电阻主要由晶界电阻决定,且导电性随Ar∶O_2中O_2含量增加而减小。薄膜具有强烈的紫外吸收特性,带隙大多超过3.3 eV,可见光区的透明性大于80%,并且透过率和E_g随Ar∶O_2中O_2含量的增加而增加,薄膜在紫光区域具有较强的光致发光特性,掺铝使光发射峰增强并蓝移。     

Mg和碱金属元素Li、Na共掺杂ZnO薄膜的物性研究

采用溶胶凝胶法制备了Li-Mg、Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)分别研究了薄膜的表面形貌、结构特性和发光性质.结果表明:Mg的掺杂促进了薄膜的C轴取向生长,Na-Mg共掺ZnO薄膜的结晶性优于Li-Mg共掺样品.随着Mg掺杂的增加,晶面距变大,禁带变宽,但Na-Mg和Li-Mg共掺杂中Mg对禁带宽度的调控力度小于仅有Mg掺杂的情况.Na-Mg、Li-Mg共掺导致ZnO薄膜在460 nm处出现-深能级蓝绿发光带,在403 nm处出现从导带底向浅受主能级跃迁产生的紫色发光峰,此外在355 nm、375 nm处出现两个对应于激子第一、二能级的复合发光紫外发射峰.     

ZnO薄膜的电化学沉积及其性能研究

以透明导电玻璃(TCO)为衬底,用硝酸锌水溶液作为电解液,采用阴极电沉积法合成了ZnO薄膜.通过改变电解液浓度、温度和沉积电压等实验条件,系统研究了锌氧化物薄膜材料的电化学沉积过程.用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见光谱法等技术对沉积物的形貌、结构及光学性质进行了表征.结果表明,通过控制电解液的浓度和温度及沉积电压等反应条件可以制备出不同形貌的ZnO薄膜.XRD结果表明,所得的ZnO纯度高且呈六方纤锌矿结构;光谱法研究表明,该薄膜在344 nm和552 nm处有两个吸收峰,禁带宽度为3.25 eV.