论文研究-碲化铅薄膜特性研究 .pdf

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碲化铅薄膜特性研究,刘倩,牟强,本文用布里奇曼法以高纯碲(99.9%)和经过5次提纯的铅合成了Pb49Te51晶体,以其为原料用真空蒸镀法制备了Pb49Te51薄膜,并对薄膜的显微��
中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 薄膜测试结果与分析 图是 薄膜热处理样片和未经热处理样片的射线衍射图。 u19.EH J4N 40.0 20.0 R 图 热处理样片和未经热欠理样片的射线衍射图 热处理后样片的衍射峰值更高、衍射强度更大、半峰宽度变窄,说明晶粒数目増多、晶粒尺 刂比热处理前明显变人,因为热处理可以使薄膜沜某些待定晶面再生长。热处理后衍射峰位置与 标准位冒的偏移与热处理前相比明显减少,说明热处理使多晶薄膜内部进行了晶粒间的物质传递 且使晶格缺陷减少,排列的更加整齐。硏究还发现热处理温度越高,晶粒生长越容易进行, 电阻率变化也越快 在 的衍射峰中,面的衍射强度最大,其晶粒尺寸一般也最大。在个別情况中, 晶面的晶粒尺寸最大 薄膜的畾粒尺寸在很大程度上决定于沉积条件炇热处理温度。提髙蒸发时的基片温度或提高 热处理温庋,会使晶粒尺寸向着一定的饱和值増大,这是因为升温会使基片原子的迁移率增加, 容易生成大晶粒。基片温度过低(相当于没有进行热处理)只能得到很小的晶粒甚至得到无定形 薄膜。 热处理后,晶面上晶面间距増人,其它晶面间顕都诫小。说明薄膜不可避免的存在位错 替位原子缺陷(反结枃缺陷)等影响薄膜性能的缺陷,但热处理后衍射峰偏移量诚小 图为热处理前后 薄膜在放大倍数为 时的扫描电镜照片。 可以看岀热处理前薄膜晶粒排列致密,晶粒很小,没有明显的晶粒取向,整个视场几乎为一 个整体,在图中可算岀晶粒尺寸约几纳米。热处理后薄膜晶粒有一定取向,有明显的片状昰形, 而且晶粒间的空隙相对减小。热处理后晶粒明显增大尺寸为 。说明蒸镀后的热处理过 程对薄膜的表面结杓和性能冇很大影响。 对于碲化物半导休,在成分偏离正常的化学比时产生点缺陷。应当指岀的是,替位原子在碲 化物中存在的几率很小,因为库仑力的排斥作用,使引入替位原子所需的能量很大,所以常可忽 略它们的作用。当薄膜中产生位错时,会使晶格发生畸变,使晶面间距发生变化。载玻片的洁净 程度、蒸发材料的纯净度、热处理工艺等,乜可能使薄膜产生少量的龟裂和缺陷。 测试薄膜的导电类型时使用的励磁装置为口宇型有缝隙的电磁铁。测量时励磁电流为 ,工作电流由 型稳压电源提供。测得 薄膜的导电类型为型。当的摩尔 中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 自e36己KYi,““u画 ge362v氵 10: DK3.eur 图热处理前左和热处狸后右 扫描电镜照片 百分数大于的摩尔百分数时,薄膜是型半导伾薄膜。 薄膜电阻率为×9·,其单晶电阻率为 Q 与制备的晶体 材料电阻率相比, 溥膜的电阻率要大一些。这是因为溥膜的品界面积比块村大得多。溥膜 电阻率随热处理时间的变化是由于热激活过程导致晶粒尺寸增大,使晶粒间界面减少,电子和晶 界之间的散射作用削弱了,引起电阻率的降低。 薄膜热处理前硬度较低,用指甲加斥可岀现斥痕。热处理后薄膜硬度有所増加,佀用指甲加 压依然可以出现压痕。与处理之前相比,压痕不明显,说明热处理使薄膜附着力和硬度增加。 结论 以 的粉末和经过次提纯的高纯度,用布里奇曼法合成了 晶体。通过 射线衍射发现 晶体不具有其它杂相,其准确晶袼常数与标准值相比微增大。用真空 蒸镀法制备了 薄膜,热处理后薄膜为铜黄色。通过射线衍射发现 薄膜是具有 面心立方结构的多品薄膜,热处理后衍射峰强度明显增强,半峰宽度变窄,说明热处理对薄膜结 构和性能的影响很大。用扫描电子显微镜在 的放大倍数下观察 薄膜表面发现,热 处理后晶粒紧密排列、有明显取向、晶粒有片状晶形,其大小为 用范德堡法判断出 常温下蒸镀的 薄膜是型半导体薄膜。用四探针测试伩测量岀 薄膜的电阻率比晶 体材料的大,这是因为薄膜材料的晶界更多。热¢理后薄膜的硬度明显増加。 参考文献 范滨,张风山 材料的低湿特性,上海交通大学学报, 朱玲心,张麟长波红外光学薄膜器件研究,光学仪器 夺锡华,王明华,新明正弘热电材料碲化铅的晶体生长及物理性质硏究,浙江大学学报 矢品文等的高温高压合成.高压物理学报 昊白勤,王兵薄膜生长,北只:科学出版社, 裴光文,钟维烈,岳书彬单晶、多晶和非晶物质的射线衍射,济南:山东大学出版社, 中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 文件以 试用版创建

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