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p型ZnO薄膜的制备及其光电特性研究

p型ZnO薄膜的制备及其光电特性研究

作者：许贺菊河北大学

学位级别：硕士

本工作采用螺旋波等离子体辅助磁控溅射技术制备了外延ZnO薄膜,结合X射线衍射、原子力显微镜、紫外-可见透射光谱、霍尔测量等多种手段,对薄膜的结构特征、表面形貌、光学及其电学特性进行了分析和表征。在此基础上,制备了自然掺杂n型和... 详细信息

本工作采用螺旋波等离子体辅助磁控溅射技术制备了外延ZnO薄膜,结合X射线衍射、原子力显微镜、紫外-可见透射光谱、霍尔测量等多种手段,对薄膜的结构特征、表面形貌、光学及其电学特性进行了分析和表征。在此基础上,制备了自然掺杂n型和p型ZnO薄膜,并对自然掺杂及N掺杂ZnO薄膜的生长规律及光学、电学特性进行了研究,得到了如下主要结果：利用螺旋波等离子体辅助磁控溅射技术能够实现ZnO薄膜的单筹异质外延生长,退火使薄膜的应力得到释放并有孪晶结构形成,薄膜的光学吸收边发生红移。通过调整工作气压改变反应粒子的等离子体激活状态,可使自然掺杂ZnO薄膜导电类型发生n-p型转变,提高气压,产生的较高浓度氧活性粒子使薄膜表现为p型导电,薄膜的光学带隙增大。在较低工作气压下因高的活性粒子载能有利于ZnO薄膜的外延生长,薄膜表现为较高的应力和较小的光学带隙宽度,在低气压下氧气分压的增加主要导致到达衬底的氧分子浓度增加,薄膜载流子浓度和光学带隙均呈现出先增加后减小趋势。通过螺旋波等离子体激活,氮的掺入使ZnO薄膜晶格常数增加,光学带隙增大,低气压下氮作为受主杂质掺入到薄膜,使载流子浓度减小,较高气压下,氮主要以施主形式掺入到薄膜,使载流子浓度增加。

关键词： p型ZnO薄膜螺旋波等离子体结构电学特性

硫化时间对Cu2ZnSnS4薄膜的微观结构的影响

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硫化时间对Cu2ZnSnS4薄膜的微观结构的影响

不同衬底温度下ZnO外延薄膜的结构及光学特性分析

2017全国太阳能材料与太阳能电池学术研讨会

作者：许贺菊河北大学物理科学与技术学院

Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太阳能电池因其成本低、无毒性、组成元素含量丰富等优点而成为一种很有前景的薄膜太阳电池吸收层材料。其理论极限转换效率可以达到32.2%,但实验效率却远小于理论值,因此优化CZTS薄膜的制备工艺,改善其晶体结构,...

Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太阳能电池因其成本低、无毒性、组成元素含量丰富等优点而成为一种很有前景的薄膜太阳电池吸收层材料。其理论极限转换效率可以达到32.2%,但实验效率却远小于理论值,因此优化CZTS薄膜的制备工艺,改善其晶体结构,获得高效太阳电池吸收层材料成为目前研究的热点。本文通过射频磁控溅射方法用四元复合靶在镀钼的钠钙玻璃衬底上沉积CZTS薄膜前驱体,再在550℃的温度下经过不同时间的硫化制备了微观结构和成分均得到改善的CZTS薄膜。X射线衍射（XRD）结果显示,未硫化的前驱体结晶质量差,经过不同时间硫化后薄膜都表现出择优的（112）取向,其中20分钟硫化后的样品（112）峰的半高宽较小,晶体质量较好,而且未出现Cu2-xS相。532nm的激光激发的Raman光谱与XRD的结果相互印证,退火后在338cm-1处出现强度较高的峰值,并在287cm-1和368cm-1处也出现了峰值,这与CZTS相的Raman峰对应,其中338cm-1处的峰以20min硫化的最为窄尖,而且在475cm-1处没有出现Cu2-xS相的对应峰。325nm激光激发的Raman谱证实了硫化后薄膜中ZnS相的存在。SEM结果显示,前驱体结构致密,随着硫化时间的增加,出现零星的晶粒长大,再到较大面积晶粒长大,最后出现一些孔洞,有些地方甚至烧焦。由此可知,不同硫化时间很大程度上影响CZTS薄膜的微观结构。能谱分析表明,经过20分钟硫化后获得了贫Cu富Zn的CZTS薄膜,适当的硫化时间可以改善薄膜的晶体质量和组分。

关键词：

来源： cnki会议评论

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人工晶体学报 2006年第5期35卷 1118-1122页

作者：张子生尹志会许贺菊贾亮于威傅广生河北大学物理科学与技术学院保定071002

采用螺旋波等离子体辅助射频溅射沉积技术在A l2O3(0001)衬底上沉积ZnO外延薄膜,通过对其结构及光学性质的分析,探讨了衬底温度对薄膜生长特性的影响。实验结果表明,由于等离子体对反应气体的活化及载能粒子对表面反应的辅助作用,采用... 详细信息

采用螺旋波等离子体辅助射频溅射沉积技术在A l2O3(0001)衬底上沉积ZnO外延薄膜,通过对其结构及光学性质的分析,探讨了衬底温度对薄膜生长特性的影响。实验结果表明,由于等离子体对反应气体的活化及载能粒子对表面反应的辅助作用,采用该等离子体辅助溅射技术能够在较低的衬底温度下实现较高质量的ZnO薄膜外延生长,然而,较高的衬底温度所引起的表面反应不利于薄膜中的氧空位及锌填隙等缺陷的减少,这将限制薄膜的外延质量及光学特性的进一步提高。

关键词： ZnO薄膜衬底温度螺旋波等离子体外延

自然掺杂p型ZnO薄膜的螺旋波等离子体辅助溅射沉积

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人工晶体学报 2008年第1期37卷 151-155页

作者：于威张锦川许贺菊张丽杨丽华傅广生河北大学物理科学与技术学院保定071002

本工作通过调整工作气压,采用螺旋波等离子体辅助射频磁控溅射技术在A l2O3衬底上成功的制备了自然掺杂的p型ZnO薄膜。Hall测量显示在Ar/O2等离子体辅助下,随气压增加所沉积薄膜表现出从n型到p型再到n型的转变。p型ZnO薄膜载流子浓度为1... 详细信息

本工作通过调整工作气压,采用螺旋波等离子体辅助射频磁控溅射技术在A l2O3衬底上成功的制备了自然掺杂的p型ZnO薄膜。Hall测量显示在Ar/O2等离子体辅助下,随气压增加所沉积薄膜表现出从n型到p型再到n型的转变。p型ZnO薄膜载流子浓度为1.30×1016cm-3,电阻率为99.68Ω.cm,霍尔迁移率为4 cm2.V-1.s-1。X射线衍射和原子力显微镜的分析结果显示ZnO薄膜的导电类型和薄膜的生长特征相关,等离子体中活性粒子载能的减小导致薄膜表面成核几率增加和ZnO晶粒逐渐减小。较高氧活性粒子浓度有利于自然掺杂p型ZnO薄膜生长,而活性氧粒子种类的变化使薄膜生长质量变差,施主缺陷增加,薄膜转化为n型导电。

关键词： p-ZnO 螺旋波等离子体自然掺杂应力

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量纲理论与量纲分析法的教学方案的探讨

物理与工程 2019年第3期29卷 19-25,28页

作者：魏环许贺菊华北理工大学理学院

本文基于在大学物理教学中加强科学思维与科学方法教育的教学理念,针对目前在物理教学中仍被忽视的量纲分析法,由物理量的量纲和基本单位制等基本概念出发,依次介绍了量纲和谐原理、瑞利分析法及其优缺点、无量纲量的构造及∏定理的基... 详细信息

本文基于在大学物理教学中加强科学思维与科学方法教育的教学理念,针对目前在物理教学中仍被忽视的量纲分析法,由物理量的量纲和基本单位制等基本概念出发,依次介绍了量纲和谐原理、瑞利分析法及其优缺点、无量纲量的构造及∏定理的基本意义、工程技术中模型与原型之间的相似模拟的理论依据。同时,基于量纲分析理论重要的教育教学价值,作者提出了“完整且有深度的介绍量纲理论”的教学目标,并通过3个典型例题阐述了关于量纲理论与量纲分析的三层次教学方案。

关键词：大学物理教学量纲和谐原理量纲分析 Π定理物理相似性原理

Nucleation mechanism and morphology evolution of MoS_2 flakes grown by chemical vapor deposition

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Chinese Physics B 2017年第12期26卷 591-595页

作者：许贺菊米建松李云张彬丛日东傅广生于威 College of Physics Science and Technology Hebei University College of science North China University of Science and Technology

We study the nucleation mechanism and morphology evolution of MoS2 flakes grown by chemical vapor deposition （CVD） on SiO2/Si substrates with using S and MoO3 powders. The MoS2 flake is of monolayer with triangular nucleation, which might arise from the initial MoO3-x that is deposited on the substrate, and then bonded with S to form MoS2 flake. The ratio of Mo and S is higher than 1：2 at the beginning with Mo terminated triangular nucleation formed. After that, the morphology of MoS2 flake evolves from triangle to similar hexagon, then to truncated triangle which is determined by the faster growth speed of Mo termination than that of S termination under the S rich environment. The nucleation density does not increase linearly with the increase of reactant concentration, which could be explained by the two-dimensional nucleation theory.

关键词： MoS2 chemical vapor deposition morphology nucleation

大学物理教育在培养大学生科学素质方面的地位与作用

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河北联合大学学报（社会科学版） 2012年第3期12卷 93-95页

作者：高永春陈伟许贺菊河北联合大学理学院河北唐山063009

大学物理作为理工科学生一门重要的基础课程,对于培养和提高学生的科学素质具有不可替代的作用。文章对大学物理教育在大学生科学素质、创新能力培养方面所起的作用进行了论述,对非物理专业大学物理课程体系建设、教学理念的更新以及教... 详细信息

大学物理作为理工科学生一门重要的基础课程,对于培养和提高学生的科学素质具有不可替代的作用。文章对大学物理教育在大学生科学素质、创新能力培养方面所起的作用进行了论述,对非物理专业大学物理课程体系建设、教学理念的更新以及教学方式的改革进行了分析。

关键词：大学物理科学素质创新能力

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纳米晶硅多层薄膜的低温调控及其发光特性

化工进展 2018年第4期37卷 1516-1521页

作者：李云高东泽焦玉骁张博惠许贺菊赵蔚于威路万兵李晓苇河北大学物理科学与技术学院河北保定071000 华北理工大学理学院河北唐山063009 河北工程大学数理学院河北邯郸056038

采用单-双靶交替溅射法低温沉积了纳米晶硅多层薄膜(nc-SiO_x/a-SiO_x),通过改变a-SiO_x势垒层的厚度和化学成分比例,实现了纳米晶硅多层薄膜的低温过程控制。透射电子显微镜(TEM)结果显示,a-SiO_x层太薄,不能有效阻断纳米硅生长,导致... 详细信息

采用单-双靶交替溅射法低温沉积了纳米晶硅多层薄膜(nc-SiO_x/a-SiO_x),通过改变a-SiO_x势垒层的厚度和化学成分比例,实现了纳米晶硅多层薄膜的低温过程控制。透射电子显微镜(TEM)结果显示,a-SiO_x层太薄,不能有效阻断纳米硅生长,导致多层周期结构在后期沉积过程中受到破坏;增加a-SiO_x层厚度,周期性结构生长得以实现,但仍有部分纳米硅穿透a-SiO_x势垒层;傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,薄膜中的氧化反应以及活性氢对物相分离过程的促进作用均对纳米硅生长有影响。进而增加a-SiO_x层氧含量,纳米硅的纵向生长被成功阻断。在此基础上,通过调整nc-SiO_x层厚度实现了薄膜光学带隙调整和纳米硅粒度控制。光吸收谱分析显示,随nc-SiO_x层厚度的增加,薄膜光学带隙逐渐减小;光致发光谱表明,多层周期结构实现了纳米硅尺寸的调控,粒子尺寸为几个纳米的纳米硅表现出了较强的发光,发光机制为量子限制效应-缺陷态复合发光。

关键词：纳米晶硅多层薄膜显微结构低温过程控制纳米粒子光致发光

以培养高阶能力为导向的医用物理学课程改革与实践

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物理通报 2022年第4期51卷 28-32页

作者：许贺菊刘志勇华北理工大学理学院河北唐山063210 唐山市第二中学河北唐山063000

以培养学生的高阶能力为目标,从案例教学、线上讨论、课下训练3方面对医用物理学课程进行了改革与实践.采用案例教学激发学习兴趣,在解决问题过程中内化所学知识,使思维和能力同时得到提升,恰当的思政元素引入,实现了1+1>2的育人育才的... 详细信息

以培养学生的高阶能力为目标,从案例教学、线上讨论、课下训练3方面对医用物理学课程进行了改革与实践.采用案例教学激发学习兴趣,在解决问题过程中内化所学知识,使思维和能力同时得到提升,恰当的思政元素引入,实现了1+1>2的育人育才的共同促进.开放性案例的制作设计进一步提高了学生的发现问题、解决问题的能力,使学生获得了成就感和自豪感.线上拓展讨论,实现“评价为了学习”到“评价就是学习”的评价功能的转变,促进学生知识的掌握、思维方法的运用和创新能力的提高.

关键词：高阶能力教学改革医用物理学课程案例教学