陈义川
,
胡跃辉
,
张效华
,
马德福
,
刘细妹
,
徐斌
,
张志明
人工晶体学报
在不同衬底温度条件下采用RF磁控溅射法在石英玻璃上沉积Al-H共掺杂ZnO薄膜.对所有样品进行晶体结构、表面形貌、电学、光学以及室温光致发光性能分析.结果表明:随着衬底温度的升高,ZnO薄膜的结晶度增加,晶粒增大,薄膜致密度增加;薄膜表面起伏变化减小;同时,电阻率最低达到7.58×10-4Ω·cm,透过率保持在75％左右.所有ZnO薄膜样品都以本征发光为主,Al-H共掺杂在一定程度降低ZnO薄膜缺陷发光的强度;随着衬底温度的升高,ZnO薄膜的本征发光强度明显增大;同时在能量为3.45 eV附近观察到了一个紫外发光峰.
关键词:
Al-H共掺杂ZnO
,
光致发光
,
磁控溅射
郭胜利
,
胡跃辉
,
胡克艳
,
陈义川
,
范建彬
,
徐承章
,
童帆
人工晶体学报
在不同溅射压强下,通过射频(RF)磁控溅射在石英玻璃衬底上沉积得到W掺杂ZnO薄膜(WZO).对样品的结晶性能,表面形貌和光学性能进行测试分析,结果表明:在适当溅射压强下,薄膜具有良好的结晶性和光学性能.随着溅射压强的增加,薄膜的结晶性先变好后变差,晶粒尺寸先增大后减小,在1.0 Pa时薄膜的结晶性最好,且晶粒尺寸最大,约为32 nm;所有WZO薄膜样品的平均透光率超过80％;光致发光主要由本征发光和缺陷引起的蓝光发光组成,在1.0Pa时薄膜还有明显的Zn;缺陷,在1.2Pa时薄膜有明显的Oi缺陷.
关键词:
溅射压强
,
ZnO薄膜
,
W掺杂
,
光致发光
张效华
,
辛凤
,
胡跃辉
,
杨丰
,
陈义川
人工晶体学报
采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.5ZnNb1.507(BZN)陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积法在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备立方BZN薄膜.研究了沉积氧压的变化对薄膜的结晶性能,微观形貌以及介电性能的影响.结果表明:沉积的BZN薄膜都呈现出立方焦绿石单相结构,但是薄膜的取向随氧压变化而变化.当沉积氧压为10Pa时,薄膜的(222)晶面拥有最强的择优取向.随着氧压的升高,BZN薄膜的介电常数明显降低.在10 Pa氧压下沉积的BZN薄膜展示出介电可调特性为5％ (500 kV/cm).
关键词:
Bi1.5ZnNb1.5O7薄膜
,
脉冲激光沉积
,
微结构
,
介电性能
马德福
,
胡跃辉
,
陈义川
,
刘细妹
,
张志明
,
徐斌
人工晶体学报
采用溶胶-凝胶旋涂法在石英衬底上制备了不同Mg,Sn掺杂比例的ZnO薄膜,研究了不同Mg,Sn比例对ZnO薄膜微观结构、表面形貌和光电性能的影响及其内在机制.结果表明:Mg,Sn掺杂后薄膜仍保持六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长,掺入2％的Mg后,晶粒有所长大,保持2％ Mg不变,随着Sn的掺入,薄膜晶粒减小,但薄膜的致密度、表面平整度以及薄膜晶粒均匀性却有明显的改善;适量Mg,Sn掺杂,一方面,因Mg,Zn离子的金属性差异和Sn4+替位Zn2+晶格位置提供两个自由电子使薄膜载流子浓度增加产生Burstein-Moss效应,另一方面,因晶粒尺寸变小产生量子限域效应,薄膜禁带宽度增大,同时可见光透过率也有着明显提高;Mg,Sn共掺杂使薄膜结晶变好,载流子迁移率增大,同时载流子浓度上升,ZnO薄膜电阻率呈现较大幅度的下降.
关键词:
ZnO薄膜
,
Mg,Sn共掺
,
溶胶-凝胶法
,
光电性能
刘细妹
,
胡跃辉
,
陈义川
,
胡克艳
,
徐斌
,
张志明
人工晶体学报
采用溶胶凝胶(Sol-Gel)旋涂法在抛光石英衬底上制备不同厚度Mg-Sn共掺的ZnO薄膜.用XRD、SEM、UV-Vis、PL、FT-IR光谱仪和四探针等对薄膜的微观结构、表面形貌、室温光致发光及光电特性进行表征.薄膜结构分析显示样品均沿c轴高度择优取向,呈六角纤锌矿晶体结构,随着膜厚的增加,薄膜结晶度明显提高,薄膜晶粒尺寸逐渐增大.由SEM照片观察到,厚度的增加明显促进了薄膜表面颗粒生长的均匀性与致密性.由光致发光谱表明:厚度增加,薄膜的本征发光峰增强且均出现较强的紫外发光峰和蓝光发光峰.FT-IR结果显示780 nm厚的薄膜在高波数区域红外吸收明显比320 nm和560 nm弱.薄膜电阻率随厚度增加由1.4×10-2 Ω·cm减小至2.6×10-3Ω·cm,且薄膜透过率均保持在90％左右.
关键词:
溶胶凝胶法
,
Mg-Sn共掺ZnO
,
厚度
,
电阻率
,
透过率
张效华
,
辛凤
,
胡跃辉
,
杨丰
,
陈义川
人工晶体学报
以立方焦绿石Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7(BZN)为配方基础,通过掺入过量10％的Bi2O3,形成Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225非化学计量比分子式.采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷,并采用脉冲激光沉积法在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备其薄膜.对比研究了非化学计量比Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷和薄膜的结晶性能,微观形貌以及介电性能的差异.结果表明烧结的Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225陶瓷和沉积的BZN薄膜都保持立方焦绿石单相结构,但是薄膜展现出较强的(222)晶面择优取向.陶瓷和薄膜的晶格常数,微观形貌都体现出差异.对比二者的介电特性后发现,Bi1.65Zn1.0Nb1.5O7.225薄膜的介电常数明显高于陶瓷的介电常数,这归因于薄膜和块体材料之间的差异,例如厚度,致密度,择优取向等.
关键词:
BZN陶瓷
,
BZN薄膜
,
介电性能
陈义川
,
胡跃辉
,
陈俊
,
陈新华
,
马德福
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.10.029
主要研究了氢掺杂氧化锌(ZnO∶H)薄膜的性能,发现随着H2流量比的变化,其主要表现为浅施主掺杂、钝化空位缺陷以及刻蚀等作用.当H2流量比较小时(R≤0.02),样品沿(002)择优向生长,这时H原子主要作为浅施主掺杂,钝化氧空位和取代锌离子,使晶胞体积变小,提高ZnO薄膜的结晶性,同时使得ZnO带尾变窄,带隙变宽；SEM图观察到薄膜表面粗糙,晶粒变大、且分布均匀；薄膜电阻率下降,主要是薄膜结晶质量提高增加了电子迁移率及浅施主掺杂提高了电子浓度.当H2流量比较大时(R≥0.04),样品XRD(002)衍射峰淬灭,晶胞体积变大,薄膜结晶度降低.从红外吸收谱可以看出,在3400～3900cm-1范围,出现一个较宽的吸收带,这属于典型的O-H键区域振动模式(LVM)吸收带.由于极性分子团羟基造成电荷不平衡,产生氧空位,提高电子浓度,使薄膜电阻率降低.同时,由于刻蚀作用使得缺陷浓度增加,带尾变宽,使得薄膜带隙变窄.
关键词:
磁控溅射
,
氢掺杂氧化锌薄膜
,
掺杂性能
范建彬
,
胡跃辉
,
陈义川
,
胡克艳
人工晶体学报
采用溶胶凝胶旋涂法,在石英衬底上引入缓冲层制备ZnO∶Sn薄膜.利用四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)谱仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等测试手段对薄膜的微观结构和光电性能进行表征.结果表明:所制样品均呈现六角纤锌矿晶体结构并沿C轴择优生长,薄膜的结晶质量和光电性能达到改善,适当厚度的缓冲层可以有效缓解薄膜和衬底间的晶格失配.随着缓冲层厚度的增加,薄膜的电导率以及在可见光范围的透过率先增大后减小.制备两层缓冲层薄膜性能最优,电阻率达到9.5×10-3 Ω·cm,可见光波段的平均透过率为91％.
关键词:
溶胶凝胶
,
Sn掺杂ZnO薄膜
,
缓冲层
,
光电性能
