Abstract ：

采用射频磁控溅射法在石英基底上制备Ga2O3薄膜,并在氩气气氛中控制不同的退火温度进行后退火,通过对样品的晶体结构、透射率、表面形貌和光学带隙等性质进行测试分析,发现退火工艺可以提升薄膜的结晶质量,但同时高温退火也容易使得薄膜中的氧元素逸出薄膜外形成氧空位,选取800℃退火后样品制备成金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal,MSM)型光电探测器件,并与未退火样品器件对比发现在1.1 V的反向偏压下,800℃的光暗电流比为1021.3、响应度为0.106 A/W、比探测率为1.61×1012 Jones,分别是未退火器件的7.5,195和38.3倍,外量子效率相较于未退火样品提升了51.6％,上升时间(0.19/0.48 s)相较于未退火样品(0.93/0.93 s)减小,下降时间(0.64/0.72 s)与未退火样品(0.45/0.49 s)相比有所增大,表明氧空位的增加可以减缓光生载流子的复合来达到延长载流子寿命的效果,最后详细分析了退火后氧空位的增多导致探测器性能参数提高的机理.

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日盲探测器 后退火温度 氧化镓 射频磁控溅射

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本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯茁-Ga_2O_3薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂茁-Ga_2O_3薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质。X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂茁-Ga_2O_3薄膜没有出现其他晶相的衍射峰,随着Mg掺杂浓度变大,薄膜的(401)和(■)衍射峰强度变弱。使用X射线光电子能谱测试薄膜中各元素的结合能和化学态。紫外-可见透射光谱测试结果表明薄膜在测试波段平均透光率高达80%以上,薄膜的带隙宽度随着Mg掺杂浓度变大而变大。霍尔效应测试结果表明我们采用射频磁控溅射方法制备的Mg掺杂茁-Ga_2O_3薄膜的导电类型为p型,载流子浓度由3.76...

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射频磁控溅射 Mg掺杂β-Ga_2O_3薄膜 p型掺杂 带隙宽度

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本文采用射频磁控溅射法在Si (100)和石英衬底制备纯β-Ga_2O_3和不同浓度的Si掺杂β-Ga_2O_3薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga_2O_3薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga_2O_3薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga_2O_3的特征峰(111)逐渐向大角度方向移动。X射线光电子能谱(XPS)表明β-Ga_2O_3薄膜中成功掺入了Si元素。本文使用原子力显微镜(AFM)表征薄膜的表面形貌,结果表明薄膜表面的粗糙度随着Si浓度增加呈现单调递增的趋势。紫外-可见光(UV-visible)透射光谱表明薄膜均在可见光波...

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射频磁控溅射 Si掺杂β-Ga_2O_3薄膜 结构 带隙宽度

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本文采用磁控溅射法制备Si元素掺杂的Zn Sn O薄膜(SZTO),研究Si元素掺杂对薄膜样品性能的影响。XRD衍射图谱表明,不同Si掺杂含量的薄膜均呈现非晶态。利用原子力显微镜表征薄膜的表面形貌,随着Si含量的增加,薄膜样品的表面粗糙度呈现出单调递增的趋势,Si掺杂使薄膜样品的平整度降低。透射谱测试表明不同Si含量掺杂的SZTO薄膜在可见光波段均具有较高的透射率,利用Si元素掺杂可以提高在可见光范围的透射率,并有效增加Zn Sn O(ZTO)薄膜的光学带隙。PL谱测试表明,随着Si掺杂浓度的升高,PL谱的强度呈现出不同程度的增大,且展宽变宽,这表明Si掺杂的ZTO薄膜样品中引入了一些深能级缺...

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Si掺杂 光学禁带宽度 射频磁控溅射 Zn Sn O薄膜

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采用射频磁控溅射方法,在石英衬底上制备CuCrO_2薄膜。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外吸收光谱以及电导率的测定,表征不同衬底温度沉积薄膜样品的结构与光电性能。结果表明:薄膜的结晶度、可见光透过率与室温电导率均随衬底温度的升高而增大。衬底温度升高至923 K后,薄膜由非晶转变为具有铜铁矿结构的单相CuCrO_2。1023 K沉积的薄膜光电性能最佳,其平均可见光透过率为50%,室温电导率为0.33 S/cm。在近室温区(150～300 K),1023 K沉积薄膜导电规律符合半导体热激活模式,激活能为0.04 eV。

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衬底温度 结构 光电性能 CuCrO_2薄膜

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以单相多晶Cu_(1+x)Al_(1-x)O_2陶瓷做靶材,采用射频磁控溅射方法在石英衬底上沉积了Cu过量的Cu_(1+x)Al_(1-x)O_2(0≤x≤0. 04)薄膜。通过X射线衍射(XRD)、紫外吸收光谱以及电导率的测试,表征了不同含Cu量Cu_(1+x)Al_(1-x)O_2薄膜的结构与光电性能。结果表明,沉积态薄膜经退火处理后,由非晶转变为具有铜铁矿结构的纯相Cu_(1+x)Al_(1-x)O_2;退火态薄膜在可见光区域的平均透过率约为55%,平均可见光透过率不受Cu含量的影响;退火态薄膜样品的室温电导率随Cu含量的增加而增大,Cu_(1.04)Al_(0.96)O_2的室温电导率...

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CuAlO_2薄膜 光电性能 射频磁控溅射

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本文采用双靶材交替溅射的射频磁控溅射法生长了高质量的Mg掺杂氧化镓薄膜,并将制备的样品在1000℃条件下进行后退火处理,以研究退火前后Mg掺杂Ga2O3薄膜的性质变化.XRD结果表明,退火后的(004)、(202)和(120)峰从无到有,(401)、(601)和(122)峰由强变弱,表明退火改变了Mg掺杂Ga2O3薄膜的结构.AFM结果表明,退火后的薄膜表面均方根粗糙度由1.3637nm增大到17.1133nm.EDS结果表明,退火处理后的Mg元素重量百分比有所提高.紫外可见透射光谱研究表明,退火前薄膜在200-1500nm波长范围内的平均光透过率较低,大约为80％,退火后平均光透过率明显提高到90％以上,此外薄膜光学吸收边蓝移,带隙宽度变大,表明退火有助于改善薄膜结构,增强光透性.光致发光谱实验结果表明,相比较退火处理后的薄膜,退火前的光致发光峰几乎可以忽略不计,这说明退火可显著改变Mg掺杂Ga2O3薄膜的光致发光特性.

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光致发光谱 后退火 Mg掺杂Ga2O3薄膜 光透过率 带隙宽度

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使用Cu Cr O2陶瓷靶材,利用射频磁控溅射方法在石英衬底上沉积了Cu-Cr-O薄膜,研究了退火温度对Cu-Cr-O薄膜结构及光电性能的影响。X射线衍射分析显示,退火温度为973 K时薄膜即已晶化并形成单相铜铁矿结构CuCrO2,随着退火温度的升高,薄膜结晶性逐渐提高。紫外-可见光谱与电学性能测量结果表明:薄膜可见光透过率随退火温度升高呈上升趋势,电导率则呈下降趋势,在973～1273K退火薄膜的可见光透过率最高为50%,电导率最高为0.12 S/cm。扫描电子显微镜照片显示,Cu-Cr-O薄膜电导率的下降主要与退火产生的微裂纹有关。

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铜-铬-氧薄膜 退火温度 薄膜结构 光电性能

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本文使用射频磁控溅射法,采用双靶磁控溅射系统,通过Ga_2O_3和Mg O两个靶位交替溅射的方法实现不同浓度Mg掺杂氧化镓薄膜的制备。结果发现随着Mg掺杂浓度的增加,薄膜的厚度逐渐减小且薄膜的结晶质量有所下降,光透过率无明显变化,但带隙宽度逐渐增加,可实现Ga_2O_3薄膜带隙宽度的连续可调,可调范围从4.96eV到5.21eV;光致发光光谱实验结果表明Mg的掺杂导致PL峰值发生蓝移现象,且在473nm附近出现一个新的发光峰。

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Mg掺杂浓度 光学带隙 Mg掺杂Ga_2O_3薄膜 射频磁控溅射

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采用射频磁控溅射法制备了氧化镓(Ga2O3)薄膜,计算了薄膜的O/Ga摩尔比,比值为1.57.研究了后退火对薄膜结构,形貌特征和光学带隙的影响.X射线衍射(XRD)结果表明,退火前的Ga2O3薄膜是一种无定形结构.在600℃氧气氛中退火2h后,薄膜开始出现β-Ga2O3的(401)衍射峰;随着退火温度的升高,β-Ga2O3(401)衍射峰进一步增强,并且半高宽从0.61°减小到0.49°.原子力显微镜(AFM)测试结果表明,退火前后薄膜表面的均方根粗糙度从3.47 nm增加到了7.08 nm,晶粒尺寸从19 nm增加到了53 nm.紫外-可见分光光度计(UV-VIS)测试结果表明Ga2O3薄膜在250 nm-1500 nm波长范围内的平均透过率在85％以上.利用Tauc公式计算了Ga2O3薄膜的光学带隙,带隙宽度在(4.85-5.06) eV之间,且随退火温度增加而减小.分析了表面形貌、光学带隙与薄膜结构之间的关系.

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光学带隙 退火 β-Ga2O3薄膜 射频磁控溅射

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