中国工程物理研究院 电子工程研究所绵阳 621999
应用电阻蒸发镀膜方法在钼基体表面沉积钛膜。采用X射线衍射仪（X-ray Diffraction，XRD）对钛膜的物相进行表征，获得钛膜的择优取向；采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）对钛膜的表面形貌进行表征，获得钛膜的晶粒尺寸分布情况及表面粗糙度；采用AFM纳米压痕技术对钛膜的力学性能进行表征，获得钛膜的弹性模量。结果表明：基体温度对钛膜的微观结构及力学性能有重要影响，在600~750 ℃范围内，随着基体温度的升高，钛膜晶粒取向的主要影响因素由应变能变为表面能，钛膜的择优取向由（101）变为（002）；基体温度的升高增强了基体表面钛原子的扩散能力，钛膜的平均晶粒尺寸、粗糙度及弹性模量均随基体温度的升高而增大。
基体温度 钛 择优取向 晶粒尺寸 纳米压痕 Substrate temperature Titanium Preferred orientation Grain size Nanoindentation
衬底温度是磁控溅射法制备氧化锌薄膜中一个非常重要的工艺指标，探索衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响对制备环保型高质量氧化锌紫外屏蔽材料具有重要意义。以质量分数99.99%的氧化锌陶瓷靶为溅射源，利用射频磁控溅射技术在石英衬底上沉积了氧化锌紫外屏蔽薄膜，通过X射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计进行测试和表征，研究了不同衬底温度对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响。实验结果表明:制备所得薄膜均为六角纤锌矿结构，具有沿(002)晶面择优取向生长的特点，其晶格常数、晶粒尺寸、透过率、光学能隙、可见荧光、结晶质量等都与衬底温度密切相关，当衬底温度为250 ℃，溅射功率160 W，氩气压强0.5 Pa，氩气流速8.3 mL/min，沉积时间60 min时，所得氧化锌薄膜样品取向性最好，晶粒尺寸最大，薄膜结构致密，具有良好的光学性能和结晶质量。
ZnO薄膜 磁控溅射 衬底温度 光学性能 择优取向 结晶质量 ZnO thin film magnetron sputtering substrate temperature optical property preferred orientation crystal quality
黄泽琛 1,2,3,*蒋冲 1,2,3李耳士 1,2,3李家伟 1,2,3[ ... ]丁召 1,2,3
1 贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025
2 贵州大学微纳电子与软件技术重点实验室，贵阳 550025
3 半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵阳 550025
4 贵州财经大学信息学院，贵阳 550025
采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上生长In液滴，利用原子力显微镜(AFM)对不同衬底温度下生长的样品进行表征，观察其表面形貌。研究表明In液滴的生长对衬底温度十分敏感，随着衬底温度的升高，液滴密度逐渐减小，液滴尺寸逐渐增大。分析了In液滴在不同衬底温度形成过程的物理机制，解释了该实验现象的原因。根据成核理论中最大团簇密度与衬底温度之间的关系，拟合计算出In液滴密度与衬底温度满足的函数关系为nx=5.17 exp(0.69 eV/kT)。
In液滴 液滴外延 衬底温度 团簇密度 GaAs GaAs indium droplet droplet epitaxy substrate temperature cluster density
1 五邑大学应用物理与材料学院, 江门 529020
2 五邑大学, 柔性传感材料与器件应用技术研究中心, 江门 529020
氧化铟锡(ITO)薄膜被广泛用作光电器件中的透明导电电极, 其透光率、导电性、表面粗糙度、与基底的功函数匹配及其电流传输特性都会对光电器件的性能造成影响。本文采用射频(RF)磁控溅射方法制备ITO薄膜, 系统研究了基底加热温度对其各方面性能的影响, 并确认了最佳基底温度。实验采用锡掺氧化铟陶瓷为靶材, 组分摩尔比为m(In2O3)∶m(SnO2)=90∶10。采用XRD、SEM对所制备的薄膜进行表征, 系统分析不同基底温度对ITO薄膜结晶性能、形貌的影响; 采用紫外可见分光光度计、霍尔效应测试仪、紫外光电子谱仪(UPS)、电流电压曲线系统研究了基底温度对薄膜光电特性、载流子浓度、薄膜功函数以及电流传输特性的影响。研究结果表明, 基底温度200 ℃为最佳, 此时ITO薄膜结晶良好、表面平整、可见光波段平均透过率超过80%, 导电性能和电流传输特性均较佳, 且薄膜组分与靶材组分一致。
基底温度 ITO透明导电薄膜 载流子浓度 光电特性 功函数 substrate temperature ITO transparent conductive film carrier concentration optoelectronic property work function
蒋冲 1,2,3王一 1,2,3丁召 1,2,3黄延彬 1,2,3[ ... ]郭祥 1,2,3
1 贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025
2 贵州省微纳电子与软件技术重点实验室，贵阳 550025
3 半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵阳 550025
4 贵州财经大学信息学院，贵阳 550025
量子点的性质主要由其密度及尺寸参数控制，而原子在衬底上的成核运动又决定了量子点的密度、直径、高度等参数，因此研究原子的扩散成核过程对自组装制备量子点具有重要意义。本文通过分子束外延生长技术研究了GaAs(001)表面金属铝液滴的成核过程，发现衬底温度和金属铝沉积速率的变化直接影响了液滴的尺寸、密度以及形状等特征。根据经典成核理论分析GaAs(001)表面金属铝液滴空间分布与几何结构的演化规律，推导得出表面金属铝液滴密度与衬底温度、金属铝沉积速率的关系方程。在此基础上，进一步计算得出液滴形成过程中未成核态、临界成核态、成核态三种亚稳态所包含的最小原子数分别为1个、2个、5个。
成核生长 团簇的扩散动力学 Ⅲ-Ⅴ族半导体 分子束外延 衬底温度 沉积速率 铝液滴 nucleation and growth diffusion and dynamics of cluster III-V semiconductor molecular beam epitaxy substrate temperature deposition rate aluminum droplet
1 河南工业职业技术学院机电自动化学院，南阳 473000
2 西北大学，西安 710069
为了提高GaSb热光伏电池的转换效率，在电池结构中引入p+-GaSb窗口层，研究了生长基底、衬底温度和反应物源温度对p+-GaSb薄膜性能的影响，并优化了电池结构中p+-GaSb窗口层的厚度和掺杂浓度。实验结果表明，生长基底和温度等制备参数影响着p+-GaSb薄膜的结构特性和电学特性，而且，较薄的高掺杂p+-GaSb层有利于提高电池性能。通过测试和仿真，热光伏电池的转换效率达到9.49%(AM1.5测试)和20.34%(AFORS-HET仿真)。
生长基底 衬底温度 厚度 掺杂浓度 AM1.5测试 AFORS-HET仿真 growth base substrate temperature thickness doping concentration AM1.5 measurement AFORS-HET simulation
集成光电子学国家重点联合实验室 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
为了探究生长温度对外延ZnO纳米结构的影响, 得到ZnO纳米结构可控生长的生长温度条件。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法, 设计并获得了不同生长温度的ZnO外延样品, 并对所有样品进行了表面形貌、光学特性、电学特性表征和结晶质量表征。实验结果表明: 600 ℃生长的ZnO纳米柱横向尺寸最小, 为65 nm左右, 其光学特性也相对较好, 晶体衍射峰的半峰宽最小, 为0.165°, 晶粒尺寸最大, 为47.6 nm; 电学性质相对最优的为640 ℃生长的ZnO样品, 霍尔迁移率高达23.5 cm2/(V·s)。通过结果分析发现, 生长温度能影响外延ZnO的生长模式, 从而影响ZnO的形貌、光学、电学和晶体质量等特性。
生长温度 纳米结构 ZnO ZnO MOCVD MOCVD substrate temperature nanostructures
北京工业大学信息学部光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
在不同的基底温度和离子源能量下, 采用电子束蒸发方法在GaAs基底上分别制备了SiO2、TiO2和Al2O3光学薄膜。测量了所制备薄膜的表面应力, 并对不同离子源能量下薄膜的折射率进行了测试。结果表明, 三种光学薄膜的表面应力呈不均匀分布, 通过调节基底温度和离子源能量能有效减小薄膜应力, SiO2、TiO2和Al2O3薄膜的平均应力最小值分别为2.9, 8.4, 25.1 MPa。
薄膜 基底温度 离子源能量 折射率 平均应力 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 093101
1 长春工业大学 化学工程学院, 吉林 长春130012
2 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春130022
3 吉林省产品质量监督检验院, 吉林 长春130000
利用原子力显微镜研究了二氧化硅衬底上红荧烯薄膜的生长及稳定性。在较低沉积速率下, 较低衬底温度时, 红荧烯分子有充足的扩散时间, 利于薄膜的横向生长, 形成连续性、均匀性较好的薄膜。快速蒸镀及较高衬底温度使红荧烯薄膜转变为纵向生长模式, 形成团粒状岛。横向生长的红荧烯薄膜在退火和空气中表现为亚稳特性, 随着退火温度的升高和空气中放置时间的延长, 红荧烯分子会自发地进行质量传输, 发生纵向转移, 转变为团粒状岛。获得了二氧化硅界面上红荧烯薄膜的生长及亚稳定机制模型。研究结果证明红荧烯分子与二氧化硅界面之间的作用力小于红荧烯分子间的作用力。
红荧烯 沉积速率 衬底温度 退火 稳定性 rubrene deposition rate substrate temperature annealing stability
