题目：ZnS薄膜与镶嵌在Si3N4薄膜中的Ge纳米晶的制备及特性研究

ZnS是一种II-VI族化合物半导体, 室温下禁带宽度为3.7eV ，透明度比较高, 是一种在太阳电池、光学镀膜材料等领域中很有应用前景的材料。镶嵌于电介质(如 Si3N4)中的Ge纳米晶，在光伏、光电子器件、发光器件等方面有着重要的潜在应用。本文采用真空热蒸发技术制备ZnS薄膜，研究了衬底温度与退火温度对ZnS薄膜结构、成分、形貌与光学特性的影响。采用射频磁控溅射与退火方法制备了镶嵌在Si3N4薄膜中的Ge纳米晶。利用光致发光(PL)，结合X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱研究了这种复合薄膜的发光机理，得出了以下结论：
1.?????? 通过热蒸发工艺制备的ZnS薄膜呈立方闪锌矿结构，ZnS薄膜的平均晶粒尺寸随衬底温度
与退火温度的升高而变大，出现ZnS(111)面的择优取向；
2.?????? ZnS 薄膜中的位错密度随衬底温度与退火温度的升高均出现了先减少又增多的趋势；
3.?????? 当衬底温度由100℃增加到400℃时，样品的[S]/[Zn]从1.32降低到0.85，在衬底温度为
300℃时，其原子百分比为1.04，与ZnS的化学计量比最为接近；当退火温度由200℃变化到600℃时，样品的[S]/[Zn]由1.04降低到0.72，经400℃退火后，其原子百分比为0.98，与ZnS的化学计量比最为接近；
4.?????? 当衬底温度由100℃增加到400℃时，ZnS薄膜的带隙由3.82ev减小到3.69ev；；当退火
温度由200℃变化到600℃时，ZnS薄膜的带隙由3.72eV增大到3.89eV；
5.?????? 根据ZnS薄膜在CIS太阳电池中的应用，综合考虑结构与带隙的变化，得出热蒸发与退火
的最佳工艺：衬底温度300℃，退火400℃；
6.?????? 在镶嵌有Ge纳米晶的Si3N4薄膜中，Ge的晶化率与Ge纳米晶颗粒尺寸随退火时间的增加
而变大，经过800℃退火5分钟，样品的晶化率达到了100%；
7.?????? 研究表明镶嵌有Ge纳米晶的Si3N4薄膜的PL谱由两个分别位于510nm与780nm的发光带
组成。510nm处的发光峰来源是：Ge纳米晶、Ge纳米晶与介质的界面态、介质中的缺陷三者发光峰的叠加；780nm处的发光峰来自GeO中T’Π能级到S0能级的辐射跃迁。