镜面反射纳米氧化层自旋阀的显微结构研究

巨磁电阻 (ＧＭＲ)多层膜自发现[1] 以来 ,自旋极化电子的传输过程一直是凝聚态物理研究的热点。如何进一步改进材料 ,提高巨磁电阻效应 ,已成为自旋阀在计算机硬磁盘读出磁头等重要信息处理器件方面应用的关键问题。最近 ,通过将自旋阀的部分被钉扎层和自由层进行氧化处理 ,引入厚度约为1ｎｍ的氧化层薄膜 (ＮＯＬ ,ｎａｎｏ ｏｘｉｄｅｌａｙｅｒ) ,可成倍地提高自旋阀的巨磁电阻 (ＧＭＲ)比率[2 ] 。这一发现引起了国际自旋电子学研究领域的广泛关注[3～ 6] 。目前 ,人们普遍认为厚度为 2～ 3原子层的纳米氧化层对自旋极化电子产生镜面反…     

中温退火对坡莫合金薄膜AMR的影响

制备了纳米级(Ni82Fe18)72．9Nb27．1(3．5nm)／Ni82Fe18(tnm)／Ta(3nm)坡莫合金系列膜，并进行了中温退火(200℃)，测量了退火前后样品的零场电阻率(ρ)，各向异性磁电阻(AMR)和微结构；从实验角度研究了中温退火对ρ和AMR随NiFe厚度(t)变化的影响，并探讨了该影响的微观机制。     

氧化导致的Fe—Pt薄膜合金成分偏离的分析方法

Fe-Pt薄膜有望在高密度磁记录中得到应用，其合金成分是影响磁记录性能的一个重要因素。Fe50Pt50被认为具有最优的铁磁性能，而在非外延（001）薄膜织构生长中Fe60Pt40的成分被证明有助于提高易磁化轴c轴的取向度。然而，我们发现纳米薄膜和纳米颗粒的表面氧化会严重影响薄膜中合金的成分。但由于一般Fe-Pt40的成分被证明有助于提高易磁化轴c轴的取向度。然而，我们发现纳米薄膜和纳米颗粒的表面氧化会严重影响薄膜中合金的成分。但由于一般Fe-Pt纳米薄膜和纳米颗粒的氧化层极薄，     

利用MFM研究薄膜厚度对Co60Fe20820薄膜磁畴结构的影响

本文利用磁力显微镜（MFM）主要研究了由磁控溅射法制备的Co60Fe20B20软磁薄膜的厚度变化（2．5nm-400nm）对薄膜磁畴结构的影响。在室温下观察到垂直各向异性随薄膜厚度的增大而增大。从薄膜的表面形貌像观察到在溅射过程中薄膜温度随薄膜厚度增大而升高。当薄膜厚度小于20nm时，磁畴尺寸随薄膜厚度的增大而增大；当薄膜厚度大于20nm时，磁畴尺寸随薄膜厚度的增大而减小；厚度在20nm附近时，畴壁尺寸达到一个最小值。     

铝纳米薄膜对铜纳米薄膜的防护作用

铜纳米薄膜在微电子器件中应用广泛。然而,纳米尺度的铜表面极易发生氧化,影响铜纳米薄膜的电学性能。利用物理气相沉积方法制备了铜纳米薄膜,研究了基底粗糙度对铜纳米薄膜电学性能退化的影响,发现基底粗糙度越大,铜的电学性能退化越快。通过在铜纳米薄膜的表面蒸镀铝纳米薄膜对铜纳米薄膜进行防护,研究了铝纳米薄膜厚度对其在不同环境下防护效果的影响,结果显示铝膜厚度越大,对铜纳米薄膜的防护效果越好。通过高温破坏测试,发现铝纳米薄膜能有效地提高铜纳米薄膜的极限工作温度,当铝纳米薄膜厚度为10 nm时,可将铜纳米薄膜的极限工作温度提高2.5倍。     

利用MFM研究薄膜厚度对Co60Fe20B20薄膜磁畴结构的影响

本文利用磁力显微镜(MFM)主要研究了由磁控溅射法制备的Co60Fe20B20软磁薄膜的厚度变化(2.5nm～400nm)对薄膜磁畴结构的影响.在室温下观察到垂直各向异性随薄膜厚度的增大而增大.从薄膜的表面形貌像观察到在溅射过程中薄膜温度随薄膜厚度增大而升高.当薄膜厚度小于20nm时,磁畴尺寸随薄膜厚度的增大而增大;当薄膜厚度大于20nm时,磁畴尺寸随薄膜厚度的增大而减小;厚度在20nm附近时,畴壁尺寸达到一个最小值.     

磁控溅射方法制备(CoCr/Pt)20纳米多层膜及表征

采用磁控溅射方法制备了性能优良的以Pt为缓冲层的(CoCr/Pt)20纳米多层膜,研究了溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构和磁性的影响.结果表明,Ar溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构、垂直磁各向异性和矫顽力有很大的影响.所有样品的有效各向异性常数Ke.＞0,具有垂直磁各向异性.X射线衍射结果显示,小角衍射峰很锐,样品有良好的周期性层状结构.随着Ar溅射气压增加,样品垂直膜面的矫顽力增加,但样品有效磁各向异性常数减小.原子力显微镜照片显示,随着Ar溅射气压增加,其表面平均晶粒尺寸和粗糙度均增加,这是导致多层膜的垂直矫顽力增加和有效磁各向异性常数减小的因素.     

磁控溅射方法制备(CoCr/Pt)20纳米多层膜及表征

采用磁控溅射方法制备了性能优良的以Pt为缓冲层的(CoCr/Pt)20纳米多层膜,研究了溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构和磁性的影响. 结果表明，Ar溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构、垂直磁各向异性和矫顽力有很大的影响. 所有样品的有效各向异性常数Keff＞0，具有垂直磁各向异性. X射线衍射结果显示，小角衍射峰很锐，样品有良好的周期性层状结构. 随着Ar溅射气压增加，样品垂直膜面的矫顽力增加,但样品有效磁各向异性常数减小. 原子力显微镜照片显示，随着Ar溅射气压增加，其表面平均晶粒尺寸和粗糙度均增加，这是导致多层膜的垂直矫顽力增加和有效磁各向异性常数减小的因素.     

相对湿度对AFM针尖阳极氧化金属薄膜的影响

AFM针尖诱导氧化加工的金属(Ti、Al、Nb等)纳米氧化线是实现金属-半导体纳米器件的基础，由大气湿度决定的金属膜表面水吸附层的厚度，对控制阳极诱导氧化加工的结果起重要作用。实验研究了大气湿度对Ti氧化线高度、宽度和纵横比的影响，结果表明进行氧化加工Ti膜的较好的湿度范围为30％～50％。     

MgO缓冲层对Si衬底上制备Fe3Si薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法和热加工工艺在n型Si衬底上溅射不同厚度的MgO层并制备Fe-Si薄膜层,退火后形成Fe3Si/MgO/Si多层膜结构.利用MgO缓冲层对退火时Si衬底扩散原子进行屏蔽,并分析MgO层对Fe3Si薄膜结构和电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Fe3Si薄膜的晶体结构、表面形貌、断面形貌和电阻率进行表征与分析.研究结果表明:当MgO层厚度为20 nm时生成Fe0.9Si0.1薄膜,当厚度为50,100,150和200 nm时都生成了Fe3Si薄膜,生成的Fe3Si和Fe0.9Si0.1薄膜以(110)和(211)取向为主.随MgO缓冲层厚度增加,Si衬底扩散原子对Fe3Si薄膜的影响减小,Fe3 Si薄膜的晶格常数逐渐减小,晶粒大小趋向均匀,平均电阻率呈现先增大后减小趋势.研究结果为后续基于Fe3 Si薄膜的器件设计与制备提供了参考.     

PLT晶种层对PLZT薄膜介电性能的影响

采用sol-gel工艺,以钛酸铅镧(PLT)作为晶种层,在Pt/TiO2/Si基板上,制备了锆钛酸铅镧(PLZT)薄膜。研究了有晶种层的PLZT薄膜的结晶温度及介电性能。结果表明:引入PLT晶种层的PLZT薄膜,在600℃热处理可得到良好的钙钛矿结构,比无晶种层薄膜降低了约100℃;其相对介电常数为1177(1 kHz),提高约60%,介质损耗为0.10～0.13,降低幅度最高可达40%～50%。     

照明光学薄膜的开发和应用

照明用光学薄膜有许多种类，近来得到迅速的开发。本文介绍照明光学薄膜的制造技术和对它们的开发及应用。     

镍硅化物诱导横向晶化制备高性能多晶硅薄膜晶体管

提出一种新的采用镍硅化物作为种子诱导横向晶化制备低温多晶硅薄膜晶体管的方法。分别采用微区Raman、原子力显微镜和俄歇电子能谱对制备的多晶硅薄膜进行结构和性能表征,并以此多晶硅薄膜为有源层制备了薄膜晶体管,测试其I-V转移特性。测试结果显示,制备的多晶硅薄膜具有较低的金属污染和较大的晶粒尺寸,且制备的多晶硅薄膜晶体管具有良好的电学特性,可以有效地减小漏电流,同时可提高场效应载流子迁移率。这主要是由于多晶硅沟道区中镍含量的有效降低使得俘获态密度减少。     

金属衬底多层薄膜结构反射特性研究

通过计算多层薄膜结构的特征矩阵,应用微波网络的思想导出了金属背景多层薄膜结构反射系数的计算方法,并举例验证了该计算方法的正确性,为金属背景多层薄膜结构电磁散射的近似计算提供了理论基础.     

Effects of Substrate Materials on Self-Formation of Ti-Rich Interface Layers in Cu(Ti) Alloy Films

In our previous studies, thin Ti-rich layers were found to uniformly cover SiO₂/Si substrate surfaces at the interface with Cu(Ti) alloy films after annealing at elevated temperature. These Ti-rich layers were also found to prevent intermixing between the Cu(Ti) alloy films and the substrate, resulting in a simple barrier formation technique, called “self-formation of the diffusion barrier,” which is attractive for fabrication of ultra-large scale integrated (ULSI) interconnect structures. In the present study, to understand the mechanism of self-formation of the Ti-rich barrier layers on the substrate surface, the effects of SiO₂/Si, SiN/SiO₂/Si and NaCl substrate materials on the interfacial microstructure were investigated. The microstructures were analyzed by transmission electron microscopy (TEM) and secondary ion mass spectrometry (SIMS), and correlated with the electrical properties of the Cu(Ti) interconnects. It was concluded that the chemical reaction of Ti with the substrate materials was essential for the self-formation of the Ti-rich layers.     

透明导电薄膜对太阳能平板集热器性能的影响

在介绍透明导电薄膜光学性质的基础上,分别讨论了不同情况下,太阳能平板集热器盖板采用镀有透明导电薄膜的玻璃对集热器的光热转换效率和保温性能的影响。结果表明,当集热器吸热板表面没有覆盖选择性吸收涂层,在盖板玻璃下表面镀有透明导电薄膜可以在一定温度范围内提高集热器的转换效率和保温性能,而当吸热板已覆盖有选择性吸收涂层时,盖板玻璃再镀透明导电薄膜,集热器辐射热损则减少很少,甚至不足以补偿由于玻璃透过率降低而增加的光反射损失,在这种情况下,盖板不宜再采用镀有透明导电薄膜的玻璃。     

适用于PDP的透明六硼化镧薄膜性能研究

采用电子束蒸发方法在商用PDP玻璃衬底和Ta衬底上沉积六硼化镧薄膜。分别对PDP玻璃衬底上沉积的六硼化镧薄膜的可见光范围内的透过率、薄膜生长取向和附着力进行了研究;对钽衬底上沉积的六硼化镧薄膜阴极的逸出功进行了研究。结果表明,制备的六硼化镧薄膜厚度为43nm时,在可见光范围内透过率大于90%,优于传统MgO保护层;六硼化镧薄膜具有(100)晶面择优生长的特点,薄膜的晶格常数与靶材相差小于0.2‰,薄膜的晶粒细小,成膜致密均匀;制备的透明六硼化镧薄膜的逸出功为2.56eV。     

低温沉积ZnO薄膜的压敏特性及其热处理影响

采用GDARE法在较低温度下,通过一次和多次沉积制备单层及多层ZnO薄膜.AFM和XRD分析表明,薄膜具有以ZnO(002)晶面取向为主的多晶结构,多层膜的晶粒尺寸增大.经200～300℃退火热处理,薄膜呈现出良好的低压压敏特性.经200℃退火热处理后,多层ZnO薄膜的非线性系数达到61.54,压敏电压20.10V.在一定范围内升高热处理温度,可明显降低压敏电压.分析了不同膜层及热处理温度对ZnO薄膜压敏特性的影响机理.     

低温沉积ZnO薄膜的压敏特性及其热处理影响

采用GDARE法在较低温度下,通过一次和多次沉积制备单层及多层ZnO薄膜.AFM和XRD分析表明,薄膜具有以ZnO(002)晶面取向为主的多晶结构,多层膜的晶粒尺寸增大.经200～300℃退火热处理,薄膜呈现出良好的低压压敏特性.经200℃退火热处理后,多层ZnO薄膜的非线性系数达到61.54,压敏电压20.10V.在一定范围内升高热处理温度,可明显降低压敏电压.分析了不同膜层及热处理温度对ZnO薄膜压敏特性的影响机理.