热处理对离子束溅射SiO2薄膜结构特性的影响分析

采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,研究了热处理对离子束溅射SiO2薄膜结构特性的影响。热处理温度对表面粗糙度影响较大,低温热处理可降低表面粗糙度,高温热处理则增大表面粗糙度,选择合适的热处理温度,可以使表面粗糙度几乎不变。采用X射线衍射仪（XRD）物相分析方法,分析了热处理对离子束溅射SiO2薄膜的无定形结构特性的影响,当退火温度为550 ℃,离子束溅射SiO2薄膜的短程有序范围最大、最近邻原子平均距离最小,与熔融石英基底很接近,结构稳定。实验结果表明,采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的结构特性。     

O2分压和退火对TiO2/SiO2纳米多层膜结构和光学性能的影响

利用Mass软件设计了TiO2/SiO2纳米多层光学增透膜膜系,并采用高真空电子束蒸发系统在不同O2分压条件下制备了TiO2/SiO2纳米多层膜,TiO2/SiO2薄膜多层膜体系在沉积条件下获得了很好的宽光谱光学透射性能,在可见光谱范围内透射率接近设计值,平均透射率达到90%以上。通过一系列测试方法对多层膜退火前后的透射率、组分结构和退火以后的残余应力以及表面形貌进行了研究。实验结果表明:在较高O2分压条件下,由于多层膜结构中O空位的减少,使得多层膜透射率逐渐增加。在退火条件下,随着退火温度的增加,导致了表面均方根粗糙度(RMS)的增加以及晶粒的聚集长大,500℃时多层膜组分结晶化明显加强,使得缺陷增多;同时受退火温度的影响,残余应力逐渐增加,组分相互扩散加剧使得多层膜界面受到破坏。这些因素最终导致TiO2/SiO2多层膜的透射率逐渐降低。     

热处理对SiO2薄膜折射率和吸收特性的影响分析

采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,并通过椭偏光谱法和表面热透镜技术研究了热处理对其光学特性的影响。热处理对离子束溅射SiO2薄膜折射率影响较大,随着热处理温度增加,SiO2薄膜折射率先减小后增大,当热处理温度为550 ℃时,折射率达到最小。经过热处理后,SiO2薄膜的弱吸收均得到了降低,在2 ppm(1 ppm=10-6)左右,当热处理温度为550 ℃时,获得的SiO2薄膜弱吸收最小仅为1.1 ppm。实验结果表明:采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的折射率和吸收特性。     

a-Si∶H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统中淀积a-Si∶H薄膜结合原位等离子体氧化的技术，制备了一系列不同a-Si∶H子层厚度的a-Si∶H/SiO2多层膜. 通过对其进行三步热处理：脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si∶H/SiO2多层膜中a-Si∶H层发生非晶态到晶态的相变，获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜. 结合Raman谱，FTIR谱和TEM测试，对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究，分析了a-Si∶H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变，讨论了a-Si∶H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中，发光机制与微结构之间的相互联系.     

三层金属磁控溅射复合膜的XRD应力分析

用磁控溅射方法沉积制备的Ag/Ti-W/Ni-Cr三层复合电极薄膜上的Ag膜在工艺中容易脱落,而SiO2衬底上的Ag膜则具有良好的粘附性能.X射线衍射方法常用来检测薄膜中的应力,用X射线衍射技术(XRD)衍射峰位置的移动可判断膜中出现的是压应力还是张应力.实验中,用XRD对三层复合薄膜作了薄膜的应力分析,确定在160℃溅射沉积后,Ag膜中存在压应力,该应力使Ag膜(111)晶面间距(d)比SiO2衬底上的Ag膜晶面间距小约0.35%.采用500℃,15 min N2热退火的方法,可使三层复合膜中Ag膜的XRD峰位回复到与SiO2衬底上Ag膜相同的谱峰位置,说明采用热退火的方法可有效消除复合膜的应力,防止Ag膜的脱落.     

HfO2-SiO2混合膜力学性能

利用离子辅助电子束双源共蒸发工艺方法,制备了SiO2掺杂含量分别为0、13%、20%、30%、40%和100%的六组HfO2-SiO2混合膜。采用纳米压痕法测量了不同组分混合膜的杨氏模量和硬度,并研究了混合膜杨氏模量和硬度随SiO2含量增长的变化规律。结果显示,随着SiO2含量增加,混合膜杨氏模量和硬度均减小,双组分复合材料并联模型可以较好地拟合杨氏模量随混合膜SiO2含量变化关系。为了解释混合膜力学性能随SiO2含量变化规律,对混合膜进行了XRD测试,研究了混合膜微观结构与杨氏模量和硬度的关系,发现结晶对硬度影响显著,对杨氏模量影响较小;用Zygo干涉仪测量了样品的面形,获得了薄膜残余应力随SiO2含量的变化规律,表明SiO2掺杂能减小HfO2薄膜压应力。     

Ni2+掺杂浓度对TiO2薄膜的制备及性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英(SiO2)衬底上制备了多层TiO2及Ni3+掺杂TiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman)及紫外分光光度计(UV-Vis)对薄膜样品进行结构性能表征.实验结果表明,在400℃下退火3h得到的TiO2薄膜均为锐钛矿相,Ni2+的掺杂对退火处理TiO2薄膜...     

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.     

钛酸锶钡/铋锌铌多层复合薄膜的制备及性能

采用溶胶一凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸锶钡/铋锌铌多层复合薄膜样品.研究了不同退火温度下多层复合薄膜的结构、微观形貌及介电性能.结果表明:在退火温度高于700℃时,所得复合薄膜中会出现立方焦绿石结构的铋锌铌和钙钛矿结构的钛酸锶钡.750℃退火处理得到的多层复合薄膜,表面致密,无裂纹,其相对介电常数...     

不同柔性衬底上CdS薄膜退火前后的性能比较

采用磁控溅射法分别在柔性PI衬底、柔性AZO衬底和柔性ITO衬底上制备CdS薄膜,并在干燥空气中以CdCl2为源380℃退火,分别研究了不同柔性衬底及退火工艺对CdS薄膜形貌、结构和光学性能的影响。研究结果表明:退火前在不同柔性衬底上的CdS薄膜形貌依赖于衬底类型,退火后CdS薄膜的晶粒再结晶,晶粒度增大明显,且不再依赖于衬底类型。不同柔性衬底上CdS薄膜均为立方相和六角相的混相结构,退火后,六角相比例增大,薄膜的结晶质量提高。透过率退火后改善明显,其中,在柔性AZO衬底上的CdS薄膜透过率超过80%。     

磁控溅射制备Mn-Co-Ni-O热敏红外探测薄膜

尖晶石Mn-Co-Ni-O三元氧化物具有优良的负温度系数（NTC）,是一种制作热敏红外探测器较为理想的材料。采用射频磁控溅射法在非晶Al2O3衬底上制备了Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCNO）多晶薄膜。使用能量色散X射线谱（EDS）对薄膜中金属元素组分进行了测量,分析得出薄膜中金属元素组分与靶材中的组分偏离在5%以内。对经过750℃空气中退火后的薄膜结构、电学和光学性质也进行了研究。实验结果表明:退火后薄膜具有单一立方尖晶石结构,且薄膜表面致密、均匀性好;薄膜的传导机制遵循小极子跃迁传导,在240~330K范围内符合VRH模型,其激活能和电阻温度系数（TCR）在室温下（300K）分别为0.297eV和-3.83%K-1;薄膜在紫外-可见波段具有较高的吸收率,间接带宽为0.61eV。     

退火温度对WO_3薄膜结构及气敏性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了WO3薄膜,并在350~550℃时对薄膜进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构及气敏性能的影响。结果表明:退火前及350℃退火后的薄膜为非晶态,450℃和550℃退火后的薄膜为WO3–x型晶态;随退火温度的提高,薄膜厚度增加,晶粒度增大。550℃退火后薄膜的厚度,较450℃退火后薄膜厚30nm,晶粒度相差8nm;450℃和550℃退火后的薄膜,在150℃时对体积分数为0.05%的NO2的灵敏度接近于22。     

退火温度对PZT薄膜电容器性能的影响

通过简单的溶胶–凝胶法和快速热处理工艺,获得了在Pt/Ti/SiO2/Si基片上生长良好的PZT薄膜。制膜工艺简单,不需要回流和高温去结晶水,即可获得(111)择优取向的PZT薄膜。PZT薄膜经快速热处理在550~650℃退火,薄膜致密和平滑,均具有良好的铁电和介电特性,其最佳退火温度为600℃。     

ZnO:Ag薄膜的制备及其光学性能研究

采用蒸镀与氧化二步法,以高纯混合金属Zn:Ag作蒸发源,在石英衬底上沉积Zn:Ag金属薄膜,经不同热氧化处理生长Ag掺杂ZnO薄膜。结果显示,以Ag含量为质量分数3%的蒸发源沉积的Zn:Ag薄膜经500℃氧化后,生成的ZnO:Ag薄膜在380 nm附近出现很强的近带边紫外发光峰,在438~470 nm附近出现较弱的深能级缺陷发光峰,该薄膜在360 nm有接近垂直的吸收边,其载流子浓度为1.810×1021cm–3,表现出p型导电特性和较好的光学质量。     

Thermal annealing effect on zinc nitride thin films deposited by reactive rf-magnetron sputtering process

Zinc nitride films were deposited by reactive radio-frequency magnetron sputtering using a zinc target in a nitrogen and argon plasma. The deposited films were annealed in either air or O₂ at 300 °C to investigate the annealing effect on the microstructure, optical properties, and electronic characteristics of zinc nitride films. It was found that the annealing process decreased the crystallinity of zinc nitride films. It was also found that the optical band gap decreased from 1.33 eV to 1.14 eV after annealing. The analysis of film composition suggested that the concentration of oxygen increased slightly after annealing. Although the conduction type of both as-deposited and annealed films were n-type, the annealed films exhibited a higher resistivity, lower carrier concentration and lower mobility than the as-deposited films. Also, it was found that the as-deposited films did not exhibit any photoconducting behavior whereas the annealed films exhibited a pronounced photoconducting behavior.     

（英）退火温度对电子束蒸发沉积硅薄膜结构和光学性能的影响

系统研究了退火温度对硅薄膜结构和光学性能的影响。通过电子束蒸发工艺制备硅薄膜,然后在氮气保护下对薄膜样品在200~500°C范围内进行退火处理。使用XRD、拉曼光谱、电子自旋共振和透射光谱测量等方法对薄膜样品进行了表征。结果显示,随着退火温度的升高,非晶硅薄膜结构有序度在短程和中程范围内得到改善,同时缺陷密度显著降低-。当样品在400°C退火后,消光系数k由6.14×10^-3下降到最小值1.02×10~3(1000 nm),这是由于此时硅薄膜缺陷密度也降到最低,约为沉积态薄膜的五分之一。试验结果表明,硅薄膜在适当的温度下退火可以有效地降低近红外区膜层的光学吸收,这对硅薄膜在光学薄膜器件研制中具有重要应用。     

Effect of thermal annealing on physical properties of vacuum evaporated In2S3 buffer layer for eco-friendly photovoltaic applications

The present communication reports the effect of thermal annealing on the physical properties of In₂S₃ thin films for eco-friendly buffer layer photovoltaic applications. The thin films of thickness 150 nm were deposited on glass and indium tin oxide (ITO) coated glass substrates employing thermal vacuum evaporation technique followed by post-deposition thermal annealing in air atmosphere within a low temperature range 150–450 °C. These as-deposited and annealed films were subjected to the X-ray diffraction (XRD), UV–vis spectrophotometer, current–voltage tests and scanning electron microscopy (SEM) for structural, optical, electrical and surface morphological analysis respectively. The compositional analysis of as-deposited film is also carried out using energy dispersive spectroscopy (EDS). The XRD patterns reveal that the as-deposited and annealed films (≤300 °C) have amorphous nature while films annealed at 450 °C show tetragonal phase of β-In₂S₃ with preferred orientation (109) and polycrystalline in nature. The crystallographic parameters like lattice constant, inter-planner spacing, grain size, internal strain, dislocation density and number of crystallites per unit area are calculated for thermally annealed (450 °C) thin films. The optical band gap was found in the range 2.84–3.04 eV and observed to increase with annealing temperature. The current–voltage characteristics show that the as-deposited and annealed films exhibit linear ohmic behavior. The SEM studies show that the as-deposited and annealed films are uniform, homogeneous and free from crystal defects and voids. The grains in the thin films are similar in size and densely packed and observed to increase with thermal annealing. The experimental results reveal that the thermal annealing play significant role in the structural, optical, electrical and morphological properties of deposited In₂S₃ thin films and may be used as cadmium-free eco-friendly buffer layer for thin films solar cells applications.