GaAs衬底上β-Ga2O3纳米点阵薄膜的MOCVD制备

将热氧化与MOCVD工艺相结合,总结了一种在本征GaAs衬底上进行β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的工艺,该工艺不涉及金属催化剂与复杂刻蚀,工艺更为简单。使用扫描电子显微镜对所制备薄膜的形貌特征进行了表征与分析,发现所制备的纳米点阵薄膜呈现五方的柱状结构。对所制备样品进行了X射线衍射、拉曼振动、光致发光谱的测试,结果表明薄膜的晶体质量随着MOCVD生长温度与Ⅵ/Ⅲ比的提高而得到优化。使用有限元法（FEM）仿真验证了β-Ga₂O₃纳米点阵薄膜制备的高陷光特点。     

基于压电力显微镜的铌酸锂电畴稳定性研究

研究了Z切700 nm厚的单晶铌酸锂(LiNbO₃)薄膜电畴的调控方法。利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对单晶LiNbO₃薄膜的晶向和形貌进行了表征,并通过外加电场对单晶LiNbO₃薄膜电畴进行调控。研究结果表明,该LiNbO₃薄膜具有单一的(006)衍射峰,表面光滑、粗糙度低(均方根粗糙度小于1 nm)。通过外加电场和预设电畴图案对LiNbO₃电畴进行精准调控,并测试了电畴稳定性。测试结果显示,调控后的电畴在温度为25~150℃内处于稳定状态,且在30 d内保持稳定,未发生弛豫现象。该研究为LiNbO₃电畴工程器件的研发和应用提供了重要的技术支撑。     

V/Ⅲ比对Si基AlN薄膜结构特性的影响

采用金属有机物化学气相外延法(MOCVD)在Si(111)衬底上生长了200nm厚的AlN薄膜,研究了V/III比对AlN薄膜晶体质量及表面六角缺陷的影响。结果表明,当V/III比为2 400时,得到的样品表面最平整,晶体质量最好,表面粗糙度为1.32nm,(002)半峰宽为0.615°,(102)半峰宽为0.689°。通过扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面,发现当V/III比过高或者过低时,AlN薄膜的表面都会变得粗糙,六角形缺陷也会增多,合适的V/III比有助于抑制表面六角缺陷的产生。     

高k材料镧前驱体La(tmhd)3和La(tmod)3的热力学及其ALD应用

通过同步热分析研究两种不同的前驱体(La(tmhd)₃和La(tmod)₃)在升华过程中的热稳定性。结果表明,具有不对称分子结构的La(tmod)₃的挥发性大于La(tmhd)₃,其可以作为镧前驱体应用于原子层沉积(ALD)技术。将La(tmod)₃和O₃作为前驱体,通过ALD技术在SiO₂基片上实现了LaO_x薄膜的制备。实验结果表明,其最佳的ALD工艺参数包括：La(tmod)₃和O₃的脉冲时间分别为6 s和2 s, O₃的清洗时间为5 s,沉积温度为250℃。在制备的薄膜中发现了理想的自限性沉积行为。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)证实了生长的薄膜具有良好的纯度和表面形貌,其在250℃的沉积温度下具有稳定的生长速率(约0.16?/cycle, 1?=0.1 nm),薄膜的主要成分为La_...     

基片温度对TiO2薄膜的微观结构和紫外光电特性的影响

为了制备具有紫外光电特性的TiO2薄膜,采用直流磁控溅射(DC)的方法在不同温度的玻璃基片上制备了TiO2薄膜。通过用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)测试薄膜的晶体结构、表面形貌和薄膜组成成分。结果表明:当基片温度在250℃及以上时,制备出具有锐钛矿结构的TiO2薄膜,并且有较好化学计量比。TiO2薄膜电阻在紫外光照射下的响应时间随基片温度的升高而减少。     

大面积双面外延YBCO超导薄膜研制

本文通过倒筒式直流对靶溅射(ICP)方法,在3英寸范围内LaAlO₃和蓝宝石(Al₂O₃)单晶基片上成功实现了两面同时沉积YBCO(YBa₂Cu₃Oy)高温超导外延薄膜,其T_C0=88~91K,J_C=1~5×10⁶A/cm²,R_S(77K,145GHz)=20~40mΩ,双面薄膜的两面一致性和面内均匀性都非常良好,可以满足微波器件研制的要求.     

射频磁控溅射法低温沉积MnZn铁氧体薄膜

采用磁控溅射法在Si(100)、Si(111)和玻璃基片上原位沉积MnZn铁氧体薄膜,用X线衍射(XRD)仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征薄膜的物相结构与微观形貌,用振动样品磁强计(VSM)测试薄膜的磁性能.结果表明,在Si(100)基片上原位沉积的MnZn铁氧体薄膜,在较低的基片加热温度(Ts=50℃)下即可晶化;Ts升高,MnZn铁氧体薄膜的XRD衍射峰强度逐渐增强;当Ts≤150℃时,MnZn铁氧体薄膜X线衍射主峰为(311),但当Ts≥200℃后,MnZn铁氧体薄膜沿{111}晶面生长.在Si(111)和玻璃基片上沉积的MnZn铁氧体薄膜,其XRD衍射主峰分别为(111)和(311).     

原子层沉积低温生长α-MoO3薄膜

以六羰基钼和氧气为前驱体,通过等离子增强原子层沉积技术（PE-ALD）在硅基片上实现了α-MoO₃薄膜的低温制备。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等手段对薄膜的晶体结构、表面形貌及薄膜成分进行表征和分析。研究发现衬底温度和氧源脉冲时间对MoO₃薄膜的晶体结构和表面形貌变化起关键作用。当衬底温度为170℃及以上时所制备的薄膜为α-MoO₃;适当延长ALD单循环中的氧源脉冲时间有利于低温沉积沿（0k0）高度择优取向的MoO₃薄膜。根据对不同厚度MoO₃薄膜表面的原子力显微图片分析,MoO₃薄膜为岛状生长模式。     

磁控溅射工作压强对β-Ga2O3薄膜特性的影响

作为新兴的第三代半导体材料,β-Ga₂O₃高质量薄膜是制备高效Ga₂O₃基器件的基础,β-Ga₂O₃薄膜的制备、表征及光电特性的研究具有深刻的意义。通过分析研究磁控溅射工作压强变化对薄膜性能和形貌的影响,为制备更高质量的薄膜提供了一种新的方法。基于射频磁控溅射方法,在单晶c面蓝宝石(Al₂O₃)衬底上沉积生长Ga₂O₃薄膜,并进行900℃、90min的氮气退火处理,以得到β-Ga₂O₃薄膜。沉积过程不改变其他实验参数,仅改变工作压强,研究工作压强对β-Ga₂O₃薄膜特性的影响。X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征结果显示,β-Ga₂O₃薄膜具有不同取向的衍射峰,沿着■晶向择优生长,薄膜呈多晶状态。适当增大工作压强可使β-Ga<...     

飞秒激光沉积ZnO/Si大面积均匀薄膜及其特性

利用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基片上制备大面积均匀的ZnO薄膜,通过激光束、靶材及衬底的运动使得所制备的薄膜均匀性面积大小不受限制。X射线衍射(XRD)结果显示,所制备的薄膜具有典型的六方纤锌矿结构,并沿(002)方向高度择优取向生长。场扫描电子显微镜(FESEM)显示,薄膜是沿垂直于衬底方向生长的六方柱状纳米晶,且膜厚均匀。紫外-可见光谱透射率显示,所制备的薄膜在380nm附近有一陡峭的吸收边,在可见光波段具有90%以上的透过率。光致发光(PL)光谱显示,薄膜在377nm处有一强而窄的紫外发射峰。实验结果表明,所制备的薄膜具有良好的结构及光学性能。     

金刚石/硅复合膜的导热特性研究

用金刚石粉,用不同时间在两片镜面抛光的(111)硅基片上分别打磨.两片硅基片打磨后都仍保持镜面特征.采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷和氧气为前驱气体,在同样参数条件下,在基片上制备了直径5 cm的金刚石薄膜.用扫描电镜和X射线衍射分析两片薄膜结构.分析结果表明其表面形貌基本相同都为(111)择优取向的金刚石薄膜;但X射线衍射分析表明打磨时间较长的薄膜中含有一定量在非晶成分.用热导测试仪测试两薄膜和硅基片的热导率约为:241.7 W/mK,192.9 W/mK和169.3 W/mK.结合扫描电镜和X射线衍射分析结果我们讨论了基底处理对金刚石/硅复合膜的导热特性的影响.     

氧化锌薄膜生长与ZnO基薄膜晶体管制备

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长ZnO薄膜.XRD测试显示出(002)晶面的强衍射峰,表明生长的ZnO 薄膜是主度的c轴取向.基于 ZnO 薄膜基础,我们制备了 ZnO 基薄膜晶体管.     

退火温度对蓝宝石衬底上Mg2Si薄膜质量和光学性质的影响

采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了结晶良好的Mg₂Si多晶薄膜，研究了退火温度(375～475 ^oC)对薄膜晶体结构、表面形貌、拉曼光谱和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)结果表明，当退火温度为400 ^oC时Mg₂Si(220)衍射峰强度最强，样品结晶质量最好，未见明显可观测的MgO相。扫描电镜(SEM)结果表明，所有样品表面均呈现清晰可见的规则六边形，且退火温度对形貌影响较小。拉曼光谱结果显示所有样品均呈现出Mg₂Si薄膜的特征峰(256 cm^-1附近的F_2g振动模)，同时出现345 cm^-1附近的F_1u(LO)声子模，表明生成样品均为结晶良好的Mg₂Si薄膜。对薄膜光学性质的研究结果表明，随着退火温度升高，样品光学带隙先增大后减小。     

利用低温插入层改善GaN外延层晶体质量研究

采用MOCVD系统在蓝宝石衬底上生长了GaN外延薄膜,在高温GaN生长中插入了低温GaN.通过改变低温GaN的生长温度和Ⅴ/Ⅲ比得到不同样品.对样品薄膜进行了高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光谱(PL)测试,PL半峰宽变化不大,XRD半峰宽有明显变化.实验结果表明,低温GaN缓冲层可以使后续生长更好,达到二维生长...     

磁控溅射不同厚度铝薄膜的微结构及其表面形貌

用直流磁控溅射法在室温的Si(100)基底上制备了21～55 nm范围内不同厚度的铝膜,并用X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和表面形貌进行了表征.分析结果表明:制备的铝薄膜呈多晶状态,晶粒择优取向为(111),随着膜厚的增加,Al(100)衍射峰宽变窄,薄膜的平均晶粒尺寸逐渐增大,晶面间距逐渐减小,薄膜中的残余应力减小.膜厚为55 nm时,Al膜均匀致密.     

ZnO纳米结构薄膜的三阶非线性折射特性

采用直流溅射法在石英基片上制备了ZnO纳米结构薄膜。X射线衍射(XRD)谱表明ZnO尺寸约为5nm。利用Z 扫描技术,以锁模Nd:YAG激光器作光源(脉宽35ps,波长为355nm),在共振区域测定了ZnO纳米薄膜的三阶非线性光学常数,其非线性光学折射率常数n2=-5.7×10-8esu。     

Al组分阶变势垒层AlGaN/AlN/GaN HEMTs的制备及性能

用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,在蓝宝石衬底上生长了Al组分阶变势垒层结构的AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管结构材料.用三晶X射线衍射(TCXRD)和原子力显微镜(AFM)对材料的结构、界面特性和表面形貌进行了研究.测试结果表明该材料具有优良的晶体质量和表面形貌,GaN(0002)衍射蜂的半高宽为4.56＇,AFM 5μm×5μm扫描面积的表面均方根粗糙度为0.159nm;TCXRD测试中在AlGaN(0002)衍射峰右侧观察到Pendell(o)sung条纹,表明AlGaN势垒层具有良好的晶体质量和高的异质结界面质量.     

Al组分阶变势垒层AlGaN/AlN/GaN HEMTs的制备及性能

用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,在蓝宝石衬底上生长了Al组分阶变势垒层结构的AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管结构材料.用三晶X射线衍射(TCXRD)和原子力显微镜(AFM)对材料的结构、界面特性和表面形貌进行了研究.测试结果表明该材料具有优良的晶体质量和表面形貌,GaN(0002)衍射蜂的半高宽为4.56＇,AFM 5μm×5μm扫描面积的表面均方根粗糙度为0.159nm;TCXRD测试中在AlGaN(0002)衍射峰右侧观察到Pendell(o)sung条纹,表明AlGaN势垒层具有良好的晶体质量和高的异质结界面质量.     

PZT铁电薄膜的低温原位生长

在溅射法预制备的LaNiO3/Si基片上,用射频溅射法在较低的衬底温度(235～310℃)和纯Ar气氛中原位生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜.通过优化溅射功率、基片温度等工艺,最后在260℃的较低基片温度上成功制备出具有良好铁电性的PZT薄膜.使用X射线衍射(XRD)测试样品的结构,原子力显微镜观察其表面形貌,TD-88A标准铁电测试系统测试样品(Ar/PZT/LNO结构)的铁电性能.结果表明:(1)溅射功率110W,基片温度260℃时,原位沉积的PZT呈(111)、(200)取向;(2)上述工艺制备的PZT薄膜展现良好的铁电性,在5V测试电压时,其剩余极化为23.1uc/cm2,漏电流密度为1.34×10-4A/cm2.     

温度对飞秒激光沉积ZnO/Si薄膜的结构和性能的影响

通过飞秒脉冲激光(50 fs,800 nm,1 kHz,2 mJ)沉积技术在n型Si(100)单晶基片上制备了ZnO薄膜.详细研究了基片温度变化以及退火处理对ZnO薄膜的结构、表面形貌及光学性质的影响.X射线衍射(XRD)结果表明,不同温度下(20~350℃)生长的ZnO薄膜具有纤锌矿结构,并且呈c轴择优取向;当基片温度为80℃时,薄膜沿(002)晶面高度择优生长;当基片温度为500℃时薄膜沿(103)晶面择优生长,场发射扫描电子显微镜(FEEM)结果表明薄膜呈纳米晶结构,并观察到了ZnO的六方结构.进一步通过透射光谱的测量讨论了基片温度及退火处理对ZnO薄膜光学透射率的影响,结果表明退火后薄膜的透射率增大.