中频磁控反应溅射制备硅基氮化铝薄膜

利用中频磁控反应溅射技术,以高纯Al为靶材、高纯N2为反应气体,在Si(111)衬底上成功制备出氮化铝薄膜.通过X衍射分析和原子力显微镜测试发现:提高N2分压和升高衬底温度有利于AlN(110)的形成;随着衬底温度的改变,AlN薄膜的表面粗糙度也在变化,当衬底温度为230℃时,RMS表面粗糙度最小.实验结果表明:升高衬底温度有利于制备(110)面择优取向的AlN薄膜,退火是影响氮化铝薄膜表面粗糙度的重要因素.     

退火温度对ZnS/PS薄膜的晶体结构和光电性质的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在多孔硅(PS)衬底上生长ZnS薄膜,分别在300℃、400℃和500℃下真空退火。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了退火对ZnS薄膜的晶体结构和表面形貌的影响,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱和异质结的I-V特性曲线。研究表明,ZnS薄膜仅在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长,由此判断薄膜是单晶立方结构的-βZnS。随着退火温度的升高,-βZnS的(111)衍射峰强度逐渐增大,且ZnS薄膜表面变得更加均匀致密,说明高温退火可以有效地促进晶粒的结合并改善结晶质量。ZnS/PS复合体系的PL谱中,随着退火温度升高,ZnS薄膜的自激活发光强度增大,而PS的发光强度减小,说明退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,ZnS/PS体系可以发射出较强的白光。但过高的退火温度会影响整个ZnS/PS体系的白光发射。ZnS/PS异质结的I-V特性曲线呈现出整流特性,且随着退火温度的升高其正向电流增加。     

基片温度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源进行了纳米金刚石(NCD)薄膜的生长过程掺硼,研究了基片温度对掺硼NCD薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和硼原子浓度的影响.利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察NCD薄膜的表面形貌,并通过Imager软件对原子力显微镜数据进行分析获得薄膜的表面粗糙度及平均晶粒尺寸信息;采用四探针测量掺硼NCD薄膜的表面方块电阻,利用二次离子质谱仪对掺杂后NCD薄膜表面区域的硼原子浓度进行测量.实验结果表明,较高的基片温度有利于提高薄膜的导电能力,但随着基片温度的提高,NCD薄膜的平均晶粒尺寸和表面粗糙度逐渐增大;此外,当反应气体中的乙硼烷浓度一定时,掺杂后NCD薄膜的表面硼原子浓度随基片温度升高存在一个饱和值.在所选乙硼烷浓度为0.01%的条件下,基片温度在700℃左右可以在保证薄膜表面电性能的基础上保持较好的表面形貌.     

Si(111)上生长LiNbO_3薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法,在Si(111)衬底上制备了LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、退火温度和溅射气体压强对LiNbO3薄膜结晶和表面形貌的影响,并用椭圆偏振仪测量了薄膜的厚度和折射率。结果表明:衬底温度为450℃时制备的薄膜,退火前后都没有LiNbO3相生成;衬底温度为500～600℃时,LiNbO3薄膜出现(012)、(104)和(116)面衍射峰,经600℃退火后3个衍射峰的强度加强;衬底温度为600℃时,经600～900℃退火得到的LiNbO3薄膜,除出现(012)、(104)和(116)面衍射峰外,还出现(006)面衍射峰;溅射气体压强从0.8 Pa增大到2.4 Pa时,经800℃退火后得到的LiNbO3薄膜表面晶粒团簇变小,而0.8 Pa制备的薄膜经800℃退火后LiNbO3相的结晶程度较其它压强下完善;900℃退火后得到的LiNbO3薄膜折射率为2.25,与LiNbO3晶体相当。     

氧氩比和退火温度对AZO薄膜结构与性能的影响

在通氩气和不同比率氧氩混合气体的条件下,利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备铝(Al)掺杂氧化锌(AZO)薄膜(溅射功率为180W,衬底温度为300℃),并对部分薄膜样品进行400℃或500℃退火处理.采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行测试研究.结果表明,制备的所有薄膜均呈现(002)晶面择优生长;与氩气溅射相比,当采用氧氩混合气体溅射时,生长的AZO薄膜晶粒尺寸显著增大;退火处理使2类薄膜的表面粗糙度都明显减小,晶粒也有所增大(7%~13%).其中,在氧氩比为1∶2的混合气体中制备的薄膜,经过500℃退火后,晶粒尺寸最大(39.4nm),薄膜表面更平整致密,在可见光区平均透过率接近最大(89.3%).     

掺杂与热处理对VO_2膜的微观结构及可见光透过率的影响

采用溶胶凝胶法制备了钨掺杂和不掺杂的二氧化钒薄膜,研究了不同退火温度、退火时间对薄膜微观结构的影响,以及不同掺杂量的钨离子对薄膜可见光透过率的影响。XRD结果表明:薄膜样品为VO_2(M)相结构;SEM结果分析表明:薄膜晶粒尺寸大小和间距随退火温度的升高、退火时间的增加而变大;UV-vis测试结果表明:与未掺杂氧化钒薄膜相比,W离子掺杂有利于提高VO_2薄膜可见光的透过率,在400nm处透过率从47%增加到67%,在VO_2薄膜表面涂覆SiO_2膜,该涂层可以提高可见光的透过率(在600 nm附近提高3%)。     

退火温度对ZnO薄膜结构及光学性能影响

以二水醋酸锌为原料,使用溶胶凝胶法在玻璃基体上旋涂氧化锌薄膜.用X射线衍射、室温光致发光、可见分光光度计等方法对薄膜的结构、光学特性进行了研究,同时结合AFM和分光光度计,讨论了不同退火温度对氧化锌薄膜结构,透光率的影响.结果表明随着退火温度的升高,ZnO薄膜衍射峰增强,其中在500 ℃时,(002)峰最强,即沿C轴的取向性最好,晶粒尺寸依次增大,其中500-550 ℃时,晶粒尺寸比较小且分布均匀,平均粒径40 nm,表面粗糙度最小,小于8 nm;退火温度为550 ℃时,ZnO薄膜的透光率最高,达96%以上.并在380 nm附近有很强的紫外发射峰.     

退火对nc-Si镶嵌复合薄膜结构及发光特性的影响

采用减压化学气相沉积方法，依靠纯N2稀释的SiH4气体的热分解反应，在玻璃表面生长了纳米硅
镶嵌的复合薄膜.实验研究了退火前后薄膜样品的结晶状态和光致发光特性.结果表明，未退火样品的光致
发光特性随沉积温度升高反而减弱.当退火温度＞600℃时，晶化趋势明显；当退火温度＜600℃时，对晶
化的影响不显著，但提高退火温度或延长退火时间可以增加光致发光谱(PL)强度.通过HRTEM分析证实了薄
膜为纳米硅镶嵌复合的特殊结构.并通过Raman、PL、HRTEM的比较分析，认为在退火前后分别有两种不同
的发光机制起主导作用.     

沉积参数对ITO表面形貌及晶体结构的影响

利用离子辅助电子束蒸发技术在不同沉积工艺参数下制备了ITO薄膜,详细讨论了沉积工艺参数的变化对ITO薄膜表面形貌及晶体结构的影响。结果表明:随基板温度的升高,ITO薄膜的缺陷增多,表面粗糙度增大。高温下沉积的薄膜为多晶结构,并呈现[111]择优取向;随着沉积速率的升高,薄膜表面粗糙度变大,结晶度升高,晶粒尺寸增大,呈现出沿[001]取向择优生长的趋势,并且低速率下沉积的薄膜中包含除立方氧化铟外的其他晶相。     

真空蒸镀ITO薄膜退火特性分析

采用真空蒸发镀膜工艺制备了ITO透明导电薄膜,以四探针表面电阻仪测量得薄膜方块电阻为400Ω,用组合式多功能光栅光谱仪测得透光率为80%,利用扫描电镜测得膜厚为103 nm.用XRD分析了薄膜的物相,并用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌及粗糙度.对薄膜进行退火处理,结果表明,随着热处理温度的升高,晶化趋于完整,组织结构逐渐均匀致密,晶粒有所长大.随退火时间的增加,透光率增加,但方块电阻先减小后增加.     

纳米晶Ba(Zr0.2 Ti0.8)O3薄膜的外延生长与介电特性

用脉冲激光沉积工艺在半导体(001)SrTiO3∶ω(Nb)=1.0%单晶基片上,外延生长出Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BZT)介电薄膜.在650℃原位退火10 min,薄膜为(001)外延生长的晶粒.薄膜的晶化特征与表面形貌用薄膜X-ray衍射仪和原子力显微镜测量完成.BZT薄膜(002)峰的半峰宽只有0.72°,说明薄膜晶化良好;薄膜的平均晶粒为90 nm,表面均方根粗糙度为4.3 nm,说明薄膜表面平整.在室温、100 kHz和500 kV/cm条件下,BZT的最大介电常数和调谐百分率分别达到317和65%.     

衬底温度对ZnO薄膜结构和光学特性的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同温度下Si(111)衬底上制备出了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD),原子力显微镜(AFM),光致发光(PL)谱等分析手段研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构及发光特性的影响.通过XRD和AFM分析发现随着衬底温度的升高,制备样品的X射线衍射半高宽(FWHM)减小,晶粒尺寸增大,在300 ℃时晶粒尺寸达到最大,但随温度的进一步升高(至400 ℃)晶粒尺寸减小,缺陷增多.薄膜样品PL谱均在520nm处出现绿光发射峰,本文认为这是由于氧空位(V_O)和氧替位(O_(Zn))共同作用的结果,绿光发射峰强度与其结晶质量密切相关,结晶质量越好,杂质和缺陷态就越少,发光峰越弱.     

V_2O_5/V/V_2O_5薄膜退火条件对其的制备及特性的影响

利用间歇通O2的方式,采用射频磁控溅射法在Si3N4衬底上制备V2O5/V/V2O5复合薄膜,研究了不同原位退火条件对薄膜阻值及电阻温度系数(TCR)的影响。结果表明,经过退火处理后的V2O5/V/V2O5复合薄膜方阻值大大降低,电阻-温度曲线呈现良好的线性特性,并具有高TCR值及优良的电学稳定性。利用X射线光电子能谱(XPS)对退火后的V2O5/V/V2O5复合薄膜表面进行V、O元素分析,结果表明,V2O5/V/V2O5复合薄膜各层间的扩散效果显著影响薄膜表面不同价态V离子的含量,低价V离子会随着退火温度的升高及退火时间的延长而增多,薄膜表面对水分子的吸附也随之变强。在实验结果的基础上,利用扩散理论阐述了退火条件对V2O5/V/V2O5复合薄膜电学性能影响的机理。     

聚乙二醇/聚乙烯醇共混薄膜的结晶性能

通过溶液浇铸法制备了一系列不同配比的聚乙二醇(PEG)/聚乙烯醇(PVA)共混薄膜。借助差示扫描量热仪(DSC)研究了混合物的共混比对聚合物共混薄膜结晶性能的影响。结果发现:聚乙二醇的结晶温度随PEG/PVA共混比的减小而升高,当共混比减小到20∶80时,实验观察不到聚乙二醇的结晶;聚乙二醇的熔点基本保持不变,而结晶度随PEG/PVA共混比的减小而降低;在相同的结晶条件下,聚乙二醇的结晶度随其分子量的增加而降低。此外,利用偏光显微镜(POM)对聚合物共混薄膜的结晶形态进行了观察。该共混体系可以作为一种新型高分子固-固相转变材料用于热能贮存和温度调节控制。     

先驱体Fe膜结晶程度对FeS2薄膜组织和性能的影响

利用不同温度基底溅射沉积Fe膜并硫化合成FeS₂薄膜的方法,研究了先驱体Fe膜结晶程度对FeS₂薄膜组织结构和电学性能的影响.结果表明,较高的基底温度能够产生较大尺寸的Fe膜晶粒.400 ℃硫化反应可使不同结晶程度的Fe转变为晶粒细小的FeS₂.随先驱体Fe膜基底温度升高,合成后的FeS₂膜体几何连续程度提高,载流子浓度下降及Hall迁移率上升.制备先驱Fe膜基底温度为300～400 ℃时的FeS₂薄膜电阻率出现极大值.Fe膜基底温度变化改变了先驱体结晶程度,导致了FeS₂薄膜中晶体缺陷行为及相变应力作用程度的变化,进而导致了FeS₂薄膜电学性能的变化.     

电子束蒸发法制备MoO3薄膜及其性质研究

采用电子束蒸发法在玻璃衬底上制备MoO3薄膜.X射线衍射谱表明制备样品属于正交晶系,沿<010>晶向择优取向生长.随着衬底温度的升高,样品的晶粒尺寸先增大后减小,退火后又增大.此外,样品的(040)衍射峰随衬底温度升高单调向低衍射角方向移动.扫描电镜照片显示制备样品具有针状晶粒特征,退火后晶粒大小的分布趋于均匀.紫外-...     

原子力显微镜在ZAO薄膜表征中的应用

利用磁控溅射法在溅射功率分别为30,50,80,100W条件下制备ZAO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和黏附性能进行研究。XRD结果表明,随着溅射功率的增加,ZAO薄膜呈现了明显的(002)择优取向,结晶质量获得提高。通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行分析。随着溅射功率增大,薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,粗糙度和黏附力均增大。     

半金属Fe3O4薄膜的磁控溅射制备及磁电学性能研究

利用交流磁控溅射法,在H2中采用Fe3O4靶材,成功制备了(111)取向的Fe3O4薄膜.对薄膜样品进行XRD测试,研究不同衬底温度对成相的影响.对薄膜表面的XPS测试结果表明所制备薄膜为单相Fe3O4沉积过程中随H2量增大,薄膜表面粗糙度有显著增加.对薄膜进行磁学性能的测试,饱和磁化强度高达5 000Oe,反映了反相晶粒边界(APBs)的存在.Tv以下较低的晶格对称度导致了矫顽场的增大.薄膜的电阻随温度变化曲线(R-T)显示115K附近出现Verwey相变,对R-T曲线的拟和结果显示,Fe3O4薄膜在40～300K温度区间为电子的变程跳跃VRH(Variable range hopping)导电机制.     

退火温度对Fe／Pr／Cu多层膜巨磁阻的影响

通过采用直流磁控溅射法制备Fe/Pr/Cu多层膜,并在不同温度下进行高真空退火,同时用X射线衍射仪和四探针测试仪测量不同温度下样品的结构和磁电阻,最终可获得具有一定的周期性和层状结构的多层膜Fe/Pr/Cu.退火后其仍保持多层膜结构,但晶粒变大,磁电阻随磁场强度的增大而增大,GMR性能随退火温度的增大先增大后减小.Fe/Pr/Cu多层膜经不同温度相同时间热处理后,层间分离随温度的升高越来越明显,且磁电阻随温度的升高而增强.     

退火条件对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在单晶硅Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO结构和光学性能的影响.实验发现,退火可以明显地改善ZnO薄膜的结构和光学性能.随着退火温度的升高,ZnO薄膜的晶粒增大,同时在室温下观察到明显的紫外发光现象,其紫外PL谱峰值变强,并有红移现象.