通过调控对六联苯(p-6P)诱导层和酞菁锌(ZnPc)蒸镀工艺条件, 研究了有机半导体小分子的结晶生长成膜与ZnPc有机薄膜晶体管(OTFT)器件电性能的关系。结果表明, p-6P在180~190 ℃较高的衬底生长温度和3~4 nm的生长厚度下能够形成更大的结晶畴以及对二氧化硅衬底表面更好的覆盖, 有利于诱导ZnPc小分子的结晶生长, 使晶畴的排列更加有序。同时通过X射线衍射分析晶体结构, 结果表明p-6P衬底温度的升高会明显提高ZnPc薄膜的结晶性。电性能研究发现, ZnPc蒸镀厚度的增加会显著提高器件的饱和电流和迁移率, 在异质诱导条件下, p-6P薄膜厚度为3 nm、ZnPc蒸镀厚度为20 nm时, 器件的饱和电流为1.08×10-6 A, 迁移率为1.66×10-2 cm2·V-1·s-1。

脉冲激光沉积技术作为一种简单、通用和高效的薄膜生长技术,在科研和工业领域具有广泛的应用前景。在许多高科技应用中对薄膜质量的要求日趋严格,如何减少或消除薄膜内部和表面的微粒成为了亟待解决的问题。介绍了脉冲激光沉积技术中微粒出现的根源并讨论了各种微粒控制技术的优缺点,最后简要展望了脉冲激光沉积微粒控制技术的发展趋势。

采用XeCl准分子脉冲激光,在室温、真空环境下烧蚀银靶,通过改变激光能量密度和靶衬间距,在与靶面平行放置的Si(111)衬底上沉积了一系列纳米银晶薄膜。利用扫描电镜以及X射线衍射仪、选区电子衍射技术对薄膜进行表征,结果表明:薄膜由不同尺寸的银纳米晶粒组成;在固定激光能量密度的条件下,随着靶衬间距增加,薄膜的厚度和晶粒尺寸逐渐减小,晶粒间的聚合程度减弱,薄膜(111)晶面的XRD特征谱线强度减弱,(200)晶面的特征谱线强度增强;在固定靶衬间距的条件下,随着激光能量密度的增大,薄膜的厚度和晶粒尺寸逐渐增大,晶粒间的聚合程度增强,薄膜(111)晶面的特征谱线强度增强,(200)晶面的特征谱线强度略有减弱。结合晶粒成核和传输特性、烧蚀粒子迁移率,以及薄膜沿不同晶面生长所需表面能存在差异的情况,对实验结果进行了分析。

利用原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）研究了在氧化硅衬底上生长的α-四噻吩（α-4T）薄膜的表面形貌及分子取向。在低温下，获得了大尺寸、高有序的α-4T薄膜，为横向生长模式。衬底温度35 ℃以上转为纵向生长模式。晶体结构分析发现，α-4T薄膜属于单斜晶系，分子c-轴垂直基板排列。强的衍射峰和高有序的衍射峰意味着α-4T薄膜具有高的有序性和结晶性。电性能研究发现，提高衬底温度有利于提高薄膜的迁移率，衬底温度为35 ℃时器件迁移率为3.53×10-2 cm2·V-1·s-1。但衬底温度进一步增加，迁移率反而下降，与原子力分析结果一致。低温退火可以降低器件的亚阈值陡度，从13.27 V·dec-1降低到3.83 V·dec-1，使器件的界面缺陷降低，电性能提高。

结合紫外光电子能谱(UPS)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等实验手段系统研究了C8-BTBT沉积在层状MoS2基底上的界面能级匹配、薄膜生长和分子取向。研究发现C8-BTBT分子竖直生长在MoS2上,生长过程中界面的真空能级(VL)、最高占据态轨道(HOMO)和电离能(IP)都出现了非常规的弯曲现象。这种能级弯曲行为可归因于直立分子从界面相到体相的转变过程中,其分子倾斜角(θ)存在一定的渐变,这种渐变会在沿表面法线方向诱导出一系列的层间电偶极,最终导致能级的弯曲。同时θ的变化也会改变薄膜的表面极化强度,引起IP的逐渐减小。能级的弯曲在界面处形成类P-N结的效应会对C8-BTBT基电子器件的性能有很大的影响。

有机薄膜器件是微电子和光电子领域的重点研究方向.薄膜制备过程的在线监测作为研究成膜机理和优化工艺参数最直接的测量手段,对薄膜器件的高质量制备具有重要意义.为实现真空环境有机薄膜制备过程的实时在线监测,提出了一种基于差分反射光谱术的高精度测量方法.采用离轴抛物面反射镜、光学平板和光纤等基本光学元器件构建紧凑型光路系统,运用差分算法分析光谱信号,具有较高的测量性能.测试了不同实验环境下光谱信号的波动,得出在控温条件下,系统的长时间测量重复性优于2‰.还研究了并五苯分子通过分子束外延制膜法在Au基底成膜初始阶段的生长过程.通过与膜厚仪和原子力显微镜测试结果比对,光谱信号精确反映出超薄膜在生长中引起的细微光学演变,其测量精度优于亚单分子层.实验结果表明,该差分反射光谱测量系统具有宽光谱(300～820 nm)、高稳定性(重复性优于2×10－3)、高测量精度(亚单分子层)等特点,并有效地抑制了光路装配误差、光学器件缺陷和环境干扰等对光信号的影响,作为一种高精度表面表征方法,适合于薄膜制备过程的实时在线监测。

采用溶胶凝胶法制备CuCrCaO2薄膜,研究不同气氛、退火温度下, Ca掺杂量对薄膜的形成和电学特性的影响.在N2环境中1 100 ℃退火, 制得CuCr1-xCaxO2 (x=0、0.01、0.03、0.05、0.07)薄膜.测量CuCrCaO2薄膜的X射线衍射, 在低浓度Ca掺杂时, 薄膜结晶良好, 晶格常数a、c和平均晶粒尺寸n随掺杂浓度上升而上升;高浓度Ca掺杂时, 有杂相生成, a、c、n重新变小, 和X射线衍射分析结果相吻合.另将3%Ca掺杂量, 分层旋涂后的薄膜分别在空气和N2中以不同温度快速退火, X射线衍射表明在N2条件下, 分层次的掺杂使CuCrCaO2结晶取向趋于单一, 并且退火温度越高, 择优取向越明显.用霍尔仪测量不同Ca掺杂量薄膜的电学特性, x=0.03时薄膜有最佳电导率1.22×10-1S/cm, 比未掺杂的薄膜提高了三个数量级, 说明适量Ca掺杂有助于提高薄膜电导率, 对应的薄膜载流子迁移率为1.77×1018 cm-3, 正的霍尔系数表明该材料是P型结构.

设计了一套具有一定实用意义和科学价值的薄膜生长荧光显微图像实时采集与分析系统，可以实现透明衬底上有机荧光分子薄膜生长的实时原位监测。进一步阐明了系统的硬件构筑思路和软件设计架构，并依据薄膜的形貌特征，给出8个主要生长信息参数及其求取算法，并利用自行搭建的实验系统，针对联六苯(p-6P)分子在云母衬底上的纳米纤维生长过程，得出了其准一维的线性生长规律。该系统作为重要的薄膜生长成像监测技术，有望在薄膜与衬底表面相互作用和衬底微区结构特性研究等方面起到积极的作用。

原子层淀积(ALD)是一种先进的纳米级薄膜生长技术，在微电子和光电子领域有着广泛的应用前景，尤其在提高太阳电池的光电转换效率方面正发挥越来越大的作用，很可能成为下一代太阳电池工艺中的重要方法。文章综述了近年来ALD技术在太阳电池领域的应用研究进展，详细介绍了ALD技术应用在不同类型太阳电池的最新研究成果和存在的问题，并对其发展趋势进行了展望。

利用动力学晶格蒙特卡洛方法模拟了Cu薄膜在Cu(100)面上的三维生长过程.模型中考虑了四个动力学过程:原子沉积、增原子迁移、双原子迁移和台阶边缘原子迁移,各动力学过程发生的概率由多体势函数确定.讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖率对Cu原子迁移、成核和表面岛生长等微观生长机制的影响;获得了Cu薄膜的表面形貌图并计算了表面粗糙度.模拟结果表明,随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,形状更加规则.低温时,Cu薄膜表现为分形的离散生长,高温时,Cu原子迁移能力增强形成密集的岛.Cu薄膜表面粗糙度随着基底温度的升高而迅速减小;当基底温度低于某一临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的增大而增大;当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的变化很小,基本趋于稳定.