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氧压对pld法硅上生长c轴取向LiNbO_3晶体薄膜的影响

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真空科学与技术 2003年第2期23卷 129-131,135页

作者：王新昌叶志镇何军辉黄靖云顾星卢焕明赵炳辉浙江大学硅材料国家重点实验室杭州310027 浙江大学物理系杭州310027

本文采用脉冲激光沉积 (pld)法在Si衬底上生长c轴取向LiNbO3 (LN)晶体薄膜 ,研究氧气压强对薄膜质量的影响。结果表明 ,氧压是生长c轴择优取向LN薄膜的一个重要影响参数。X射线衍射和透射电子显微镜分析表明 ,氧压为 30Pa时生长得到了完... 详细信息

本文采用脉冲激光沉积 (pld)法在Si衬底上生长c轴取向LiNbO3 (LN)晶体薄膜 ,研究氧气压强对薄膜质量的影响。结果表明 ,氧压是生长c轴择优取向LN薄膜的一个重要影响参数。X射线衍射和透射电子显微镜分析表明 ,氧压为 30Pa时生长得到了完全c轴取向的LN薄膜 ,LN(0 0 6 )衍射峰的半高宽为 0 2 1°。

关键词： pld法硅衬底 LiNb03晶体薄膜 c轴取向薄膜生长脉冲激光沉积氧压铌酸锂薄膜半导体

pld法制备ZnO基透明导电薄膜及其性能研究

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PLD法制备ZnO基透明导电薄膜及其性能研究

作者：王书昶扬州大学

学位级别：硕士

透明导电氧化物(TCO)薄膜因具有优异的光电特性而被应用在各种光电器件中,如平面液晶显示器、太阳能电池、发光二极管等。随着TCO薄膜制备方法的不断改进、成熟以及聚合物基TCO薄膜的开发,TCO薄膜将具有更广阔的应用发展空间。 ZnO是一... 详细信息

透明导电氧化物(TCO)薄膜因具有优异的光电特性而被应用在各种光电器件中,如平面液晶显示器、太阳能电池、发光二极管等。随着TCO薄膜制备方法的不断改进、成熟以及聚合物基TCO薄膜的开发,TCO薄膜将具有更广阔的应用发展空间。 ZnO是一种直接带隙宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,其室温常压稳定相的晶体结构为六角纤锌矿结构,室温下禁带宽度约为3.37eV,激子束缚能高达60meV。作为一种本征n型的半导体材料,ZnO通过施主掺杂(如Al、Ga、Zr等),便可以获得较高的电子浓度,较低的电阻率,而在可见光区域仍能保持较高的透射率。而且相比较ITO等其它TCO材料,ZnO主要有以下几点优势：资源丰富,价格低廉,无毒对环境友好,热稳定性好,易于生长加工。ZnO和掺杂ZnO材料也被广泛应用在紫外探测器、发光器件、太阳能电池、压电传感器、薄膜光波导和透明导电薄膜等多个领域。特别是ZnO基透明导电薄膜的研究,近几年更是引起了广泛关注。本论文的主要研究内容和结果如下： 1)概述了透明导电氧化物薄膜的发展历程以及应用领域,并对制备方法作了一定的介绍,并着重介绍了脉冲激光沉积技术和一系列测试手段及分析方法。此外,还介绍了相关实验仪器设备。 2)以高纯ZnO、Ga2O3粉体为原料,采用常压固相烧结法,通过优化烧结工艺,制备出平整、组织均匀、致密的ZnO:Ga靶材。研究了ZnO:Ga靶材的成型压力与靶材表面形貌、电阻率之间的关系以及电阻率随着烧结温度变化关系。结果表明：成型压力为3MPa时,SEM图像显示样品缺陷最少;在1200℃时靶材电阻率取得最小值1.24×10-3Ω·cm。 3)采用pld法制备了ZnO:Ga透明导电薄膜,研究了不同衬底温度对薄膜综合性能的影响。实验结果表明：衬底温度从250℃～650℃变化时,(002)衍射峰明显增高;衬底温度为450℃时所沉积的薄膜性能最好,其电阻率最低为8.56x10-4Ω·cm,载流子浓度和迁移率最高分别为3×1020cm-3、45cmV-1s-1;可见光平均透过率在87%以上。研究了氧分压对制备ZnO:Ga薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响。实验结果表明：所沉积的薄膜均为具有c轴(002)择优取向的六角多晶结构,氧分压的大小对薄膜的晶粒尺寸有较大影响,在氧分压为0.5Pa时沉积的ZnO:Ga薄膜半高宽最小,晶粒尺寸最大。所制备的薄膜具有优良的光学性能,氧分压对薄膜可见光的透光率影响不是很大,薄膜平均透光率高于90%。薄膜的电阻率随着氧分压的增大先减小后增大,最低电阻率可达3.73×10-4Ω·cm. 为了使薄膜性能得到更大的提高,我们对衬底温度为450℃、氧分压为0.5Pa时制备的薄膜进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构以及光电性能的影响。实验结果表明：当退火温度从300℃升高到600℃的过程中,薄膜c轴(002)择优取向更加明显,薄膜半高宽进一步缩小,结晶度进一步提高,薄膜表面更加平整、致密。退火温度为500℃时所沉积的薄膜性能最好,其电阻率最低为1.62×10-4Ω·cm,载流子浓度和迁移率最高分别为8.52×1020cm-3、55cm2V-1S-1;可见光平均透过率达到90%,薄膜禁带宽度最大可达3.77eV。 4)采用pld法制备了In-Nb共掺ZnO透明导电薄膜,研究了不同衬底温度对薄膜综合性能的影响。实验结果表明：所制备的薄膜具有明显的c轴择优取向,衬底温度从100℃～500℃变化时,(002)衍射峰明显增高;衬底温度为300℃时所沉积的薄膜性能最好,其电阻率最低为5.07×10-4Ω·cm,载流子浓度和迁移率最高分别为6.12×1020cm-3、13cm2V-1s-1;可见光平均透过率最高可达92%以上。

关键词： Ga掺杂ZnO 透明导电薄膜 pld法光电性能

MF(I)S结构设计对硅基铁电薄膜系统C-V特性的影响

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无机材料学报 1999年第4期14卷 613-617页

作者：于军董晓敏赵建洪周文利谢基凡郑远开刘刚华中理工大学电子科学与技术系武汉430074

为制备符合铁电场效应晶体管（ＦＦＥＴ）及铁电存储二极管（ＦＭＤ）要求的高质量铁电薄膜，采用ＰＬＤ（ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工艺，制备了不同ＭＦ（Ｉ）Ｓ结构的硅基铁电薄膜... 详细信息

为制备符合铁电场效应晶体管（ＦＦＥＴ）及铁电存储二极管（ＦＭＤ）要求的高质量铁电薄膜，采用ＰＬＤ（ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工艺，制备了不同ＭＦ（Ｉ）Ｓ结构的硅基铁电薄膜系统由Ｃ－Ｖ特性的对比分析可见，影响Ｃ－Ｖ特性的主要因素除了衬底类型、界面特性之外，还有薄膜的结构设计在此基础上，为改善铁电薄膜的Ｃ－Ｖ

关键词：铁电薄膜 C-V特性 pld法二极管存储器

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残余应力对压电薄膜材料性能的影响

残余应力对压电薄膜材料性能的影响

作者：杨芝茵湘潭大学

学位级别：硕士

压电材料具有可以将机械信号、电信号或热信号进行互相转换的特征而在通信、导航、精密测量、机械、信息储存等众多领域得到广泛的应用。但随着微电子技术的发展和高度集成化趋势对材料的要求，人们需要有能起到大块压电材料性能的... 详细信息

压电材料具有可以将机械信号、电信号或热信号进行互相转换的特征而在通信、导航、精密测量、机械、信息储存等众多领域得到广泛的应用。但随着微电子技术的发展和高度集成化趋势对材料的要求，人们需要有能起到大块压电材料性能的压电薄膜材料，利用现代的复合技术将具有不同功能的微尺度材料(或薄膜)复合在一块集成板上，构成具有各种优异性能的复杂材料体系。因此，压电薄膜材料的制备和性能研究是目前国际上引起高度关注的研究课题。但这种薄膜在制备过程中会经历了一个从高温到低温的过程，薄膜材料和衬底材料间的机械失配和热失配等，使薄膜和衬底中必然存在一定的残余应力。薄膜中残余应力的存在有可能引起薄膜的脱落，使构件失效。因此压电薄膜中残余应力的研究是关于压电薄膜材料制备和性能研究的重要内容。本文首先在引言部分对压电薄膜材料的应用前景、制备方法和目前的研究现状进行了评述，基于此，提出了本文的选题依据，即研究压电薄膜材料中的残余应力是基于“压电薄膜的重要应用背景和残余应力对压电薄膜性能的可能影响”。我们选择锆钛酸铅Pb(ZrTi)O(PZT)薄膜作为我们的研究对象。首先我们制备出了这种薄膜，从制备大块的锆钛酸铅 Pb(ZrTi)O(PZT)压电陶瓷靶材入手，借助于X射线衍射仪得到了制备出性能比较好的靶材的工艺条件，也详细地介绍了用脉冲激光沉积法(pld)和金属有机源分解法(MOD)制备PZT薄膜的实验方法，基底材料的选择和电极的制作等有关技术问题。其次我们借助于X射线衍射仪和扫描电镜对制备的PZT薄膜的微观结构进行了细致的分析，而且对各种工艺参数对PZT薄膜结构的影响进行了讨论，不仅如此，我们还对PZT薄膜的铁电性能进行了测量和它与制备工艺的关系进行了分析和讨论。本文的重点是PZT薄膜的残余应力的测量和它与这种薄膜的性能之间的关系的研究。我们不仅比较好地将X射线衍射的方法用于 PZT压电薄膜中残余应力的测量，而且还由 GLFW和 ZCF模型发展了测量薄膜中残余应力的压痕法。我们用这两种方法测量了由 pld法和 MOD法制备的 PZT薄膜中的残余应力，提出了一个残余、应力形成机制的简单模型，对残余应力与PZT压电薄膜铁电胜能的关系进行了分析和讨论，得到了一些有意义的结果，即残余应力对二一压申薄膜性能有重要的影响。

关键词： pld法 MOD法 PZT压电薄膜残余应力 X射线衍射法压痕断裂法铁电性能

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脉冲激光沉积法制备纳米氧化钛薄膜

脉冲激光沉积法制备纳米氧化钛薄膜

作者：韩曼頔吉林大学

学位级别：硕士

本文利用Nd-YAG激光器(波长为1064 nm,频率为10 Hz)做光源,用脉冲激光沉积法(pld)分别以金属钛做靶材,在石英玻璃上沉积了纯锐钛矿型氧化钛薄膜和混晶氧化钛薄膜;以氧化钛为靶材沉积了氮掺杂氧化钛薄膜。当基片温度由600 oC升到800 oC时... 详细信息

本文利用Nd-YAG激光器(波长为1064 nm,频率为10 Hz)做光源,用脉冲激光沉积法(pld)分别以金属钛做靶材,在石英玻璃上沉积了纯锐钛矿型氧化钛薄膜和混晶氧化钛薄膜;以氧化钛为靶材沉积了氮掺杂氧化钛薄膜。当基片温度由600 oC升到800 oC时,薄膜的结构由随机生长的锐钛矿结构转变为(211)取向生长。通过对甲基橙溶液的降解测试发现随机生长的薄膜较(211)取向生长的薄膜具有更好的光催化性能;研究表明混晶的TiO薄膜比单一锐钛矿相的薄膜显示出更高的光催化效率,含金红石33%的薄膜具有最高的光催化效率约为64.3%;在氮气氛下沉积得到的N掺杂氧化钛薄膜为锐钛矿结构,XPS分析计算得到N掺杂原子百分比浓度约为1.02 at.%,和纯TiO薄膜相比较,有N掺杂的薄膜具有更良好的可见光催化活性。

关键词： pld法氧化钛薄膜光催化

脉冲激光沉积氧化锌薄膜的组织结构与光学性能

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脉冲激光沉积氧化锌薄膜的组织结构与光学性能

作者：陈雪娇吉林大学

学位级别：硕士

本文利用Nd-YAG激光器(波长为1064nm,频率为10Hz)做光源,以金属锌为靶材,分别以Si (111)和石英玻璃为基体在氧的气氛中沉积ZnO薄膜。通过对各工艺参数对ZnO薄膜的组织结构、表面形貌和光学性能影响的研究,首次成功地利用1064nm波长的激... 详细信息

本文利用Nd-YAG激光器(波长为1064nm,频率为10Hz)做光源,以金属锌为靶材,分别以Si (111)和石英玻璃为基体在氧的气氛中沉积ZnO薄膜。通过对各工艺参数对ZnO薄膜的组织结构、表面形貌和光学性能影响的研究,首次成功地利用1064nm波长的激光器制备出了含有很少液滴的ZnO薄膜。通过优化激光能量密度、氧气压力和基体温度等工艺参数成功地在Si(111)基体上制备出具有(002)择优取向、晶粒大小均匀、表面平坦光滑且发光性能良好的ZnO薄膜。理论研究表明,紫外光的发射强度依赖于晶体结构,黄绿光的发射与ZnO薄膜的内部缺陷(氧错位缺陷OZn)有关。在低温下以石英玻璃为基体制备出具有(002)择优取向、晶粒尺寸较小且只有单一紫外发射的ZnO薄膜,在不同基体温度下沉积的ZnO薄膜的透过率值均高于70%且禁带能量不相同,创新之处在于,利用较为简单的方法在低温下制备了没有深能级发射而只有紫外发射的高质量ZnO薄膜。

关键词： ZnO薄膜 pld法 X射线衍射光致发光

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应变调控复合银纳米颗粒的发光性能

应变调控复合银纳米颗粒的发光性能

作者：游贤江西师范大学

学位级别：硕士

纳米材料由于优异的性能因此在许多领域内有着广泛的应用。通过进一步的研究,作为纳米材料之一的贵金属纳米材料逐渐步入人们的视野,人们发现贵金属材料有着十分优异的化学与物理性能。且贵金属由于表面等离子共振有着较强的吸收和散射... 详细信息

纳米材料由于优异的性能因此在许多领域内有着广泛的应用。通过进一步的研究,作为纳米材料之一的贵金属纳米材料逐渐步入人们的视野,人们发现贵金属材料有着十分优异的化学与物理性能。且贵金属由于表面等离子共振有着较强的吸收和散射性质,所以贵金属纳米材料有着奇特的光学现象。而且贵金属纳米材料的表面等离子共振与纳米颗粒的形貌、大小、周围介质组成等有关。有着如此优异的光学性能,故而在光学信息处理、非线性光学等方面贵金属材料及其复合材料有着巨大的潜在应用。因此制备出具有优异的发致发光性能的贵金属纳米材料是当前时代所需,所以本文的研究工作如下:埋嵌在非晶态AlO和HfO基体材料中的Ag纳米颗粒样品,我们使用脉冲激光沉积法和快速热退火技术制备。经过一系列表征,我们发现Ag纳米颗粒的微观形貌和光致发光与应变紧密联系。埋嵌在AlO基体材料中Ag纳米颗粒所受压缩应变是远远强于埋嵌在HfO基体材料中的。所以,在相同制备、退火条件下,生长在AlO基体材料中的Ag纳米颗粒尺寸和健长小于生长在HfO基体材料中Ag纳米颗粒。因此,生长在AlO基体中Ag纳米颗粒比生长在HfO基体中的非辐射表面缺陷少是由于应变引起的,这导致Ag纳米颗粒生长在HfO基体材料的光致发光强度有明显的增强。通过目前积极的工作,我们发现可以通过调控应变调控Ag纳米颗粒的光学性能。

关键词： pld法复合纳米材料形貌光学性能

稀土掺杂YAG荧光粉体及透明薄膜的制备和性能研究

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稀土掺杂YAG荧光粉体及透明薄膜的制备和性能研究

作者：卢兵深圳大学

学位级别：硕士

掺铈钇铝石榴石（Ce:YAG）薄膜具有高的出光均匀性、热稳定性、透明度高、发光效率好等优点,作为新型白光LED封装材料显示出了极佳的应用前景。传统白光LED封装工艺是把Ce:YAG荧光粉与环氧树脂混合均匀封装于蓝光芯片上面,荧光粉颗粒在... 详细信息

掺铈钇铝石榴石（Ce:YAG）薄膜具有高的出光均匀性、热稳定性、透明度高、发光效率好等优点,作为新型白光LED封装材料显示出了极佳的应用前景。传统白光LED封装工艺是把Ce:YAG荧光粉与环氧树脂混合均匀封装于蓝光芯片上面,荧光粉颗粒在胶体中沉降易造成发光不均匀。采用Ce:YAG薄膜替代荧光粉掺杂有机环氧树脂,避免了荧光粉沉积造成的出光不均匀问题,提高了热导率,同时也解决了散热问题。本论文采用超声共沉淀复合熔盐法合成了Ce:YAG纳米粉体,压制的靶材于N2下烧结,采用pld（Pulsed Laser Deposition）法制备Ce:YAG薄膜。系统研究了合成工艺对粉体性能的影响,压片工艺对靶材性能的影响,pld镀膜工艺和退火工艺对薄膜结构和光学性能的影响,Gd和Pr的单一或共掺杂对Ce:YAG薄膜光学性能的影响。相比传统共沉淀法采用超声共沉淀复合熔盐法可以使稀土掺杂YAG粉体合成时的煅烧温度从1100℃降低到1000℃,保温时间从5 h缩短到3 h,所制备的粉体结晶度高,粒径分布为450-580 nm。研究发现,以45 KHz超声3 h制备出的前驱体,干燥后700℃预烧1 h,加入3/2倍预烧体质量的复合熔盐（KI:KCl=1:2）研磨均匀后烧制的荧光粉结晶度高,粒度分布均匀,荧光性能最好。接着,我们研究了荧光粉靶材的制备工艺,采用30 MPa压力和1550℃煅烧温度制备的靶材,密度达到4.65 g/cm3,原子比为1.63（理论值1.7）。最后,通过改进pld制膜工艺成功制备出光学性能优异的Ce-YAG薄膜,研究发现,当基底温度加热到350℃,靶基距为4 cm,单脉冲功率为200 mJ,N2环境中镀膜6h后,再次在N2环境中1100℃退火5 h得到的样品结构和性能最好。薄膜的可见光透过率达到70%,荧光发射光谱峰与商用荧光粉相匹配,薄膜生长致密,表面光滑,均方差粗糙度最低。在Ce:YAG薄膜的研究基础上,通过Gd/Pr单一或共掺杂使Ce-YAG薄膜的发射峰红移或在红光区出现发射峰,提高了Ce:YAG薄膜的红光发射成份,使薄膜色温降低,色调变暖。实验结果表明,Gd/Pr共掺杂使Ce3+的5d→4f跃迁的发射峰红移25 nm,并且在606 nm出现新的发射峰,所制备的薄膜暖色成份较高,这一结果对于YAG荧光薄膜在白光LED的应用上具有非常重要的意义。

关键词：白光LED 稀土掺杂YAG 超声共沉淀复合熔盐法 pld法透明薄膜

Influence of nitrogen gas on structure and properties of DLC films prepared by XeCl pulsed laser deposition

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中国有色金属学会会刊：英文版 2006年第B01期16卷 306-309页

作者：陈玉强彭鸿雁赵立新李敏君夏义本王林军徐闰刘建敏 Department of Physics Mudanjiang Normal CollegeMudanjiang 157012China Department of Physics Mudanjiang Normal CollegeMudanjiang 157012ChinaDepartment of Electronic MaterialsShanghai UniversityShanghai 200072China Department of Machinery and Electricity Mudanjiang UniversityMudanjiang 157011China Department of Electronic Materials Shanghai UniversityShanghai 200072China

Diamond-like carbon (DLC) films were prepared by pld process using 308 nm(XeCl) laser beam with high power (500 W) and high frequency(300 Hz). The effects of nitrogen pressure on the structure and properties of the DLC films under such extremely high power and repetition rate were studied. The results indicate that the microstructures of the films are varied from amorphous carbon to graphitized carbon in long-order with the increase of N2 pressure, and the optical properties of the films are deteriorated as compared to that of DLC films without nitrogen.

关键词：金刚石样碳膜制备 pld法结构性质脉冲激光沉积氮气压力