PECVD法制备类金刚石薄膜结构和表面形貌分析

以CH4为碳源,Ar气为载气,采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在硅(100)衬底上制备了类金刚石(DLC)薄膜。利用拉曼(Raman)光谱仪与原子力显微镜(AFM)对其结构与表面形貌进行了表征。结果表明:所制备的DLC薄膜是含sp3和sp2混合键的非晶态碳膜,其表面均匀、光滑、致密;且随着射频功率的提高,薄膜的平均晶粒直径由8.0nm降为4.2nm,粗糙度由2.2nm减为0.9nm。     

多层式金刚石膜上沉积ZnO薄膜的研究

提出了一种制作ZnO/金刚石/硅结构声表面波器件的新工艺。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,通过逐次调整气压、碳源浓度等生长参数,在硅基片上沉积了晶粒尺寸逐层减小的、光滑的多层式金刚石薄膜,表面粗糙度低于20 nm,厚度大于35μm。在金刚石膜上制作了线宽为8μm的IDT电极。尝试利用射频(RF)磁控溅射法在制备的多层式金刚石膜上生长ZnO薄膜,X-射线衍射(XRD)结果表明,当衬底温度(Th)为250℃、气压(P)为0.4 Pa时,在多层式金刚石薄膜衬底上可沉积高度c轴取向的ZnO薄膜,电阻率接近106Ω.cm,满足制作声表面波器件对衬底材料的要求。     

宽带隙立方氮化硼薄膜制备

报道了用偏压调制射频溅射方法制备宽带隙立方氮化硼 ( c- BN)薄膜的实验结果 .研究了衬底负偏压对制备c- BN薄膜的影响 .c- BN薄膜沉积在 p型 Si( 10 0 )衬底上 ,溅射靶为六角氮化硼 ( h- BN) ,工作气体为 Ar气和 N2 气混合而成 ,薄膜的成分由傅里叶变换红外谱标识 .结果表明 ,在射频功率和衬底温度一定时 ,衬底负偏压是影响 c-BN薄膜生长的重要参数 .在衬底负偏压为 - 2 0 0 V时得到了立方相含量在 90 %以上的 c- BN薄膜 .还给出了薄膜中的立方相含量随衬底负偏压的变化 ,并对 c- BN薄膜的生长机制进行了讨论     

纳米金刚石薄膜的光学性能研究

用热丝化学气相(HFCVD)法在硅衬底上制备了表面光滑、晶粒致密均匀的纳米金刚石薄膜,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌和粗糙度,拉曼光谱表征膜层结构,紫外-可见光分光光度计测量其光透过率,并用椭圆偏振仪测试、建模、拟合获得了表征薄膜光学性质的n,k值.结果表明薄膜的晶粒尺寸在100nm以下,表面粗糙度仅为21nm;厚度为3.26(m薄膜在632.8nm波长处的透过率为25%,1100nm波长处达到50%.采用直接光跃迁机制估算得到纳米金刚石薄膜的光学能隙(Eg)为4.3 eV.     

PLD法制备纳米类金刚石薄膜及衬底温度的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在O2氛围下于α-Al2O3(0001)基片上制备出纳米类金刚石薄膜。借助扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和Raman光谱分析了薄膜的形貌和结构随沉积时衬底温度的变化情况。结果表明：随着衬底温度的升高,薄膜颗粒尺寸减少;在衬底温度为550℃时,所制备的薄膜均匀、光滑,且大约是由14nm大小的颗粒组成。对薄膜的生长机理作出了分析。     

衬底位置对大面积CVD金刚石薄膜质量的影响

采用石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)设备制备了大面积金刚石薄膜,结合X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光喇曼(Raman)谱等实验手段,较系统地研究了衬底位置对金刚石薄膜质量的影响规律.结果表明,在等离子体球内部的空间范围内,距等离子体球中心垂直距离越远衬底上所沉积的金刚石薄膜质量越好;通过调整衬底位置,可明显改善其上不同区域所沉积的金刚石薄膜质量,最后在等离子体球边缘附近可沉积出晶粒均匀一致几乎不舍非晶碳的大面积高质量金刚石薄膜.此研究为进一步改善大面积金刚石薄膜均匀性和薄膜质量提供了一种实用的途径.     

薄膜厚度对ZnO：Al透明导电膜性能的影响

铝掺杂的氧化锌 (ZnO∶Al)透明导电膜是采用射频磁控溅射法在有机衬底 (Polypro pyleneadipate,PPA)和Corning 70 5 9玻璃上制备的。详细研究了薄膜的结构性质、光学和电学性质随薄膜厚度的变化关系。制备的ZnO∶Al薄膜具有 (0 0 2 )面的单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构 ,性能优良的薄膜电阻率在两种衬底上分别为 2 .5 5× 1 0 - 3 Ω·cm和1 .89× 1 0 - 3 Ω·cm ,平均透射率达到了 80 %和 85 %。     

脉冲激光沉积法制备无氢类金刚石薄膜

无氢类金刚石薄膜与含氢类金刚石薄膜比较,具有硬度更高、弹性模量更大、耐磨性能更好等优点,更适合于用作红外抗反射兼保护层.本文使用波长532 nm的脉冲激光,靶材为石墨,在硅与锗衬底上沉积无氢类金刚石薄膜.通过离子轰击衬底表面,改变衬底温度、改变靶与衬底之间的偏压等方法,提高薄膜的质量(光学均匀性、表面的附着等).样品的Raman光谱分析说明含SP3的比例高,扫描电镜表面形貌分析反映出薄膜具有良好的光学均匀性,显微硬度测量给出了硬度的结果.实验结果表明所获得的无氢类金刚石薄膜可用作红外抗反射兼保护层.(OH4)     

类金刚石薄膜的Raman光谱分析及红外光谱特性

用酒精和氢气的混合气体为工作气体 ,在不同的酒精浓度下 (1 0 % ,1 5% ,2 0 % )下利用微波等离子体化学气相沉积法在较低温度下 (450～ 50 0℃ )以单晶硅为衬底制备出类金刚石薄膜样品。 Raman光谱分析了酒精浓度对薄膜中金刚石成份的含量的影响。红外光谱分析表明薄膜的红外光透过率与薄膜的表面形貌、薄膜结构有关。酒精浓度为 1 0 %时得到的金刚石薄膜的红外光透过率最高 ,达到 62～ 72 % ,同时透过率曲线因薄膜干涉而引起的振荡也最为显著。     

激光注入功率对激光辅助化学气相沉积金刚石薄膜的影响

对激光注入功率对激光辅助化学气相沉积金刚石薄膜的影响进行了数值模拟计算和实验研究. 应用二维气相输运模型和包括34个基元反应的化学动力学模型,对LACVD化学气相动力学进行了数值模拟研究;结果表明激光平均注入功率对衬底表面的CH3、H的浓度有影响,而对衬底表面的H2、C2H3的浓度则无影响.本文应用层堆积模型,以CH3作为SP3(金刚石)相生长的前驱物,而C2H3作为SP2(石墨)相生长的前驱物,其中SP3相的相对含量标志金刚石薄膜的质量,模拟计算研究了激光平均注入功率对金刚石薄膜生长速度和生长质量的影响. 实验利用XeCl(308 nm)准分子激光器作为碳源气体的解离光源,激光器单脉冲能量200 mJ,脉冲重复率2～8 Hz;丙酮为碳源气体;H2为辅助气体,通过2000°C的灯丝预先解离;(CH3)2CO/H2为0.4%;P型硅为衬底,温度870°C;生长出高质量金刚石薄膜;实验结果表明平均注入激光功率对金刚石薄膜的生长速度和质量有重要影响.理论计算结果与实验结果吻合.(OE11)     

Polycrystalline ZnO Films Deposited on Glass by RF Reactive Sputtering

Polycrystalline ZnO films were prepared on glass wafer using Zn targets by radio frequency(RF)reactive sputtering technique under different deposition conditions.X-ray diffraction (XRD) and optical transmittance spectrum were employed to analyze the structure and optical character of the films.The strain and stress in films, as well as the packing density are calculated in terms of refractive index of films measured with an elliptic polarization analyzer.It is the deposition conditions that have great effects on the structural and optical properties of ZnO films.Under the optimal conditions,the only evident peak in XRD spectrum was (002) peak with the full width at half maximum (FWHM) of 0.20° showing the grain size of 42.8 nm.The packing density,the stress in (002) plane and the average optical transmittance in the visible region were about 97%,-1.06×10~9 N/m~2 and 92%, respectively.     

热丝化学气相沉积法在CH4／H2混合气体中低温生长超薄纳米金刚石膜

用热丝化学气相沉积方法研究了低温(~550℃)和低反应气压(~7 Torr)下硅片上金刚石膜的成核和生长.成核过程中采用2.5%的CH4浓度,在经充分超声波预处理的硅片上获得了高达1.5×1011cm-2的成核密度.随CH4浓度的增加所成膜中的金刚石晶粒尺寸由亚微米转变到纳米级.成功合成了表面粗糙度小于4nm、超薄(厚度小于500nm)和晶粒尺寸小于50nm的纳米金刚石膜.膜与衬底结合牢固.膜从可见光至红外的光吸收系数小于2×104cm-1.用我们常规的HFCVD技术,在低温度和低压下可以生长出表面光滑超薄的纳米金刚石膜.     

纳米光学金刚石薄膜的分析与改进

由于极其优良的热学和光学性能,纳米金刚石薄膜极有可能应用于背投电视的激光光学窗口。文章通过在热丝辅助化学气相沉积法中采用偏压增强成核(BEN-HFCVD) ,成功地在(100)硅衬底上制得了适于作为光学窗口的高质量的光学级纳米金刚石薄膜,采用的偏压为-30 V。通过表征制备的纳米金刚石薄膜,发现它具有光滑的表面,表面均方根粗糙度(RMS)约为10 nm,并且对自支撑纳米金刚石薄膜进行透射光谱分析得到其透射率达到了50 %。     

电沉积法制备SnS薄膜

采用了电沉积在SnO2透明导电玻璃上制备了硫化锡（SnS)薄膜，并对用电化学法实现Sn和S共沉积的条件参数进行了理论探讨，实验中，利用SnCl2和Na2S2O3的混合水溶液作为电沉积液制备了均匀的SnS薄膜，对实验参数进行了优化，对薄膜进行了X－射线衍射（XRD），扫描电子显微（SEM）测量及光学测试，。实验发现，制备的薄膜为多晶的斜方晶系结构，晶粒大小约为150nm，直接光学带隙在1．36－1．73eV之间可调。     

An evaluation of the deposition parameters for indium sulfide (In2S3) thin films using the grey-based Taguchi method

This paper presents an optimal deposition-parameter design for Indium sulfide (In₂S₃) thin films, using radio frequency (RF) magnetron sputtering for soda-lime glass substrates. The grey relational analysis (GRA), using the Taguchi method with an L₉ (3⁴) orthogonal array, a signal-to-noise (S/N) ratio and an analysis of variance (ANOVA) are used to optimize the multiple performance characteristics (deposition rate and optical transmittance). The effect of the optimization of the In₂S₃ films’ deposition parameters (RF power, sputtering pressure, substrates temperature and deposition time) on the structure, morphology and optical transmittance are studied. The results of the confirmation experiments demonstrate that the deposition rate and optical transmittance of In₂S₃ films is improved by using a deposition process that is optimized using the grey-based Taguchi method.     

氧化锌薄膜的电化学沉积法制备及受激发射研究

采用一种简单的电化学沉积法，在三电极化学池中，以单一的硝酸锌水溶液作为电沉积液，制备了高光学质量的半导体ZnO薄膜。透射光谱测量表明其光学带隙为3．35eV，400～2000nm波段的光学透过率大于80％。X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究表明，ZnO薄膜为纤锌矿结构的无序多晶颗粒膜，微晶尺寸小于250nm。当用355nm的皮秒脉冲激光作为抽运源垂直入射薄膜表面时，可以检测到400nm附近的近紫外受激发射光，其强度随入射强度呈超线性增长关系，阈值在196．8kW／cm^2处，并且激光发射是多模的和各个方向的，还与被激发的面积有关，表现为随机激光发射机制。     

RF磁控溅射制备AZO透明导电薄膜及其性能

室温下采用RF磁控溅射技术在石英衬底E制备了多晶ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,通过XRD,AFM,AES,Hall效应及透射光谱等测试研究了RF溅射功率、氩气压强对薄膜的结构、电学和光学性能的影响.分析表明:在最优条件下(溅射功率为250W,氩气压强为1.2Pa时),180nm AZO薄膜的电阻率为2.68×10-3 Ω·cm,可见光区平均透射率为90%,适合作为发光二极管和太阳能电池的透明电极.所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,晶粒问界中的O原子吸附是限制薄膜电学性能的主要因素.     

射频磁控溅射沉积AZO透明导电膜研究

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积了AZO透明导电薄膜,应用灰关联-田口实验法设计了L9(34)混合直交表,研究了制程工艺对薄膜沉积速率、电阻率、光穿透率、结晶性的影响。结果表明沉积薄膜的最佳制程参数为射频功率120 W、溅射压强2 Pa、靶材-基板距离8.5 cm、薄膜沉积时间90 min;实验显示最佳制程参数下所得透明导电薄膜沉积速率为8.04 nm/min,电阻率为2.6×10–3.cm,可见光穿透率维持在84%左右。     

Ag-In-Te-Sb-O薄膜光学及短波长静态记录特性的研究

以Ag In Te Sb合金靶采用射频反应溅射在不同氧分压下制备了单层Ag In Te Sb O薄膜。对薄膜的反射光谱及光学常数 (n ,k)的研究结果表明 :在分压比PO2 /PAr =2 %～ 4%时制备的薄膜反射率较高 ,氩气保护下在30 0℃退火 30min后 ,在 5 0 0～ 70 0nm波长范围薄膜反射率增长可达 17%～ 2 5 % ;分压比PO2 /PAr=2 %时 ,薄膜在40 0～ 65 0nm波长范围有较强吸收 ,光学常数在退火前后也有较大差别。对薄膜静态记录性能的测试结果表明 :记录功率为 10mW ,脉宽为 10 0ns时 ,薄膜在记录前后反射率对比度高达 2 0 % ,具有良好写入灵敏性。连续多次进行写入 /擦除循环 ,擦除前后反射率对比度稳定 ,薄膜具有一定的可擦除性能。退火前后薄膜的X射线衍射 (XRD)结果说明退火后薄膜中仅有Sb的晶相 ,与Ag In Te Sb薄膜的结晶特性明显不同。薄膜的成分及各元素的化学状态用光电子能谱 (XPS)进行了分析。这类薄膜有望作为短波长高密度光存储材料。     

Investigation of optical and chemical bond properties of hydrogenated amorphous silicon nitride for optoelectronics applications

The aim of this work is to determine optimal deposition parameters of silicon nitride for optical applications. The authors present the investigation of hydrogenated amorphous silicon nitride SiN_x:H deposited by the low temperature PECVD method in high frequency reactors. The study of hydrogen bonds in the SiN_x:H thin films were detailed. The impact of NH₃, SiH₄ and N₂ flow ratio and radio frequency power on optical coefficients in relation to chemical composition and roughness of the film is studied. The correlation between chemical bonds (N–H, Si–H) and refractive index and extinction coefficients is systematically verified. The experimental results show that the films with high refractive indexes superior to 2.05 and low roughness of about 0.35 nm can be achieved for optoelectronics applications by tuning the flow ratio or decreasing the RF power. A variety of processes have been suggested as compatible with low thermal budget (under 350 °C) in order to integrate optical waveguides with lower loss. In particular, the incorporation of N₂ as dilution gas is suited to the fabrication of SiN_x:H films optical waveguide requiring low N–H bonds, low concentration of hydrogen [H] and high refractive index.