溅射法制备高取向Pt薄膜的工艺研究

采用射频磁控溅射工艺在SiO2／Si衬底上成功制备了适用于pZT铁电薄膜底电极的180nm厚、沿(111)晶向强烈取向的Pt薄膜。厚约50nm的Ti膜被用作过渡层，以增强Pt薄膜与衬底之间的黏着性。实验表明，在Pt薄膜的制备过程中，较高的衬底温度有利于薄膜晶化，促使Pt薄膜沿(111)晶向择优取向生长。而在薄膜沉积后加入适当的热处理工艺，能有效地提高Pt薄膜的择优取向性，同样可以得到沿(111)晶向强烈取向的Pt薄膜。原子力显微镜分析表明，制得的薄膜结构相对致密，结晶状况良好，晶粒尺寸约为50nm。     

PECVD制备纳米晶多晶硅薄膜

以Si(100)为衬底,采用磁控溅射和射频等离子体增强化学气相沉积系统制备了Si(100)/Al膜/非晶Si膜结构的样品。对该样品进行Al诱导真空退火以制备多晶硅薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)和AFM分析薄膜微结构及表面形貌。实验结果表明,在经过500℃、550℃Al诱导退火后,形成了择优取向为〈111〉晶向的多晶硅薄膜。AFM给出了550℃退火后薄膜表面形貌,为100～200nm大小的圆丘状硅晶粒,密集排列在薄膜表面;并对Al诱导真空退火晶化的机理进行了分析。     

TiO2薄膜的制备及其压敏特性研究

对热氧化制备的TiO2薄膜的低压压敏特性进行了研究.首先利用直流磁控溅射方法在重掺Si衬底上沉积一层金属钛膜,然后在退火炉中热氧化得到TiO2薄膜.XRD分析结果表明,Ti金属膜热氧化所得的TiO2薄膜为金红石结构,当热氧化温度600～800 ℃时呈现(200)择优取向性.I-V测试结果表明,择优取向的TiO2薄膜相对非择优取向的TiO2薄膜具有更高的压敏阈值电压.进一步分析表明,阈值电压与择优取向性的关系起源于薄膜厚度的变化.     

溅射功率对Mg2Si薄膜制备的影响

采用射频磁控溅射系统,在Si(111)衬底上制备了不同溅射功率下的Mg2Si薄膜。通过X线衍射(XRD)和冷场发射电子显微镜镜(FESEM)对Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征,理论分析了Mg2Si薄膜在Si(111)衬底上的外延生长关系,得到了Mg2Si薄膜的外延生长特性。研究结果表明,在80～110 W的溅射功率范围内,Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的外延择优生长特性,并且随着溅射功率的增加Mg2Si(220)衍射峰先增强后变弱,在100W功率下Mg2Si(220)衍射峰最强。     

CdZnTe衬底对碲镉汞气相外延表面形貌的影响

利用气相外延技术在CdZnTe衬底上生长Hg1-xCdxTe薄膜材料,通过在不同晶向、不同极性、不同晶向偏离角度CdZnTe衬底上的外延结果发现,CdZnTe衬底对外延形貌的影响非常大。(111)面衬底上外延形貌明显优于(211)面衬底的外延形貌。对于同是<111>CdZnTe晶向的衬底,(111)Cd面CdZnTe衬底上的外延形貌明显优于(111)Te面。对于(111)Cd面CdZnTe衬底,当晶向偏离角度不同时,其外延形貌也有差异,晶向偏离角越小表面形貌越好。     

TiO2薄膜的相结构调控与表征

本文利用脉冲激光沉积技术在LaAlO3(001)衬底上生长了单晶锐钛矿和双相TiO2薄膜,并利用X射线衍射和透射电子显微术对薄膜的显微结构进行了系统表征.单晶锐钛矿薄膜在LaAlO3(001)衬底上实现了外延生长,双相TiO2薄膜以单晶锐钛矿TiO2为基体,在其中夹杂着金红石TiO2颗粒.TiO2薄膜的相结构可通过调整...     

金包覆TiO_2纳米薄膜的光催化杀菌性能研究

采用射频反应溅射法在玻璃衬底上制得均匀透明的TiO2纳米薄膜,然后采用金(Au)离子溅射镀膜法制得金包覆TiO2复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等研究了金包覆TiO2薄膜的结晶特性和表面形貌。研究显示,射频功率为200W时,射频薄膜表面光滑平整,由锐钛矿型TiO2纳米微粒构成,其微粒直径在20～100nm。Au离子溅射镀膜和真空退火后薄膜的表面形貌没有明显的变化。采用细菌涂布培养法对金掺杂TiO2纳米薄膜的光催化杀菌性能进行研究,结果表明金包覆TiO2纳米复合薄膜较单一TiO2纳米薄膜在光催化杀菌范围、速度及效率上具有明显的增强,对枯草芽孢杆菌在10min内的杀菌率均达到90%以上。根据实验结果,讨论了金包覆TiO2纳米薄膜光催化杀菌机理。     

掺铒对激光烧蚀制备纳米硅晶薄膜形貌的影响

在2×10-4 Pa真空下，采用XeCl准分子激光器(波长308 nm)，调整激光单脉冲能量密度为3 J/cm2，交替烧蚀高纯单晶硅(Si)靶和铒(Er)靶，通过调整辐照两靶的激光脉冲个数比来控制掺Er浓度，分别在Si衬底和石英衬底上制备了掺Er非晶Si薄膜。在N2气保护下经高温热退火实现纳米晶化，退火时间为30 min。采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得到的样品的表面形貌显示，铒掺杂影响着薄膜的表面形貌，与不掺Er情况相比，掺入适量的Er可以在较低的退火温度下得到晶粒尺寸分布更均匀的薄膜;拉曼谱的测量结果表明，在相同的退火温度下，Er的掺入有利于晶粒的长大，但同时降低了薄膜的晶化度，掺Er非晶Si薄膜要实现完全晶化需要更高的退火温度。     

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。     

Si(111)衬底上IBE法外延生长β-FeSi_2薄膜的研究

本文采用质量分析的低能离子束外延法（以下简称IBE法）在Si（111）衬底上外延生长了β-FeSi2薄膜，并进行了X射线衍射测量分析；与扫描电镜配合验证了β-FeSi2外延薄膜的形成．实验结果表明：所得β-FeSi2（101）或（110）面基本平行于Si（111）面，验证了Si（111）上β-FeSi2外延薄膜的形成；并对失配度做了精确的计算；薄膜形貌呈岛屿状分布，同时分析了生长条件对薄膜形貌的影响．     

ZnO过渡层对BiFeO_3薄膜铁电性能的影响

采用溶胶–凝胶法,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上采用逐层退火工艺制备了BFO(BiFeO3)、ZnO/BFO和ZAO(掺铝氧化锌)/BFO薄膜,研究了ZnO、ZAO过渡层对BFO薄膜晶相以及铁电、漏电和介电性能的影响。结果表明:与BFO薄膜相比,ZnO/BFO薄膜的表面更加致密、平整,结晶性更好,双剩余极化强度(2Pr)有非常大的提高,漏电和介电性能也均有改善。ZAO/BFO薄膜的铁电性能比ZnO/BFO薄膜的铁电性能差,这与ZAO的导电性强于ZnO有关。     

退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响

采用射频反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,采用X线衍射(XRD)、X线光电子能谱(XPS)分析方法研究了退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响.结果表明,随着退火温度的上升,薄膜的择优取向及取向一致性更好,晶化程度增高,晶粒尺寸变大.退火使更多的Zn间隙原子回到晶格位置,并弥补薄膜中氧的...     

高失配半导体薄膜材料的纳米异质外延新技术

纳米异质外延技术是制备高失配半导体薄膜的一种纳米制作技术路线,随着超大规模集成电路纳米图样加工技术的进步,它将在制备无缺陷密度且单晶品质完美的高失配半导体薄膜材料中发挥巨大的作用。详细地综述了纳米异质外延技术的原理,介绍了纳米图样制作技术并展示了运用纳米异质外延技术在Si(111)衬底上实现高失配GaN(失配度为20%)薄膜材料及在Si(100)衬底上实现InP薄膜材料的高品质单晶外延生长。     

退火工艺对钛酸锶钡薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜,在500~750℃之间对薄膜快速退火。XRD分析表明:500℃时BST薄膜开始晶化为ABO3型钙钛矿结构,温度越高结晶越完整,晶粒越大。理论计算表明,薄膜在低温退火后无择优取向,高温退火后在(111)、(210)晶面有择优取向。退火气氛、保温时间、循环次数等因素对薄膜晶粒大小无明显影响,但对表面粗糙度和结晶程度影响较大。     

射频磁控溅射参数对 Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在 Pt/TiO2/SiO2/Si(100) 衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和电学性质的影响.使用 XRD 分析了工作气压为 2Pa、衬底温度分别为 200 ℃、400 ℃、600℃(组a),以及衬底温度为600℃、工作气压分别为 1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa 和 5.0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在 2.5Pa 以下、衬底温度为 600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构.在 1.5Pa 条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向.在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为 80 kV/cm)下,剩余极化 (Pr) 和矫顽场(Ec)分别为 2.32 μC/cm2、21.1 kV/cm.     

高度(100)取向的BST薄膜及其高介电调谐率

用脉冲激光沉积法制备(Ba1-xSrx)TiO3(x=0.35,0.50简称BST35和BST50)介电薄膜。在650℃原位退火10min,获得高度(100)取向柱状生长的晶粒。BST35薄膜的平均晶粒尺寸为50nm,BST50薄膜的晶粒尺寸为150~200nm。在室温和1MHz条件下,BST35的最大εr和调谐率分别达到810和76%,其介电调谐率高于国内外同类文献报道的数据;BST50的εr和调谐率最大分别达到875和63%。薄膜为(100)取向生长,因为薄膜沿平面c轴极化而产生应力,在电场作用下,而获得高介电调谐率。     

Characterization of the microstructure of Co thin film on silicon substrate by TEM

The microstructure of as-deposited Co thin films on silicon (001) substrate was characterized by TEM using wedge-shaped planar-view samples. Selected area electron diffraction showed that the as deposited Co thin films were composed of Co (α) and that no interfacial reaction took place between Co thin films and the Si substrate. The microstructure of Co thin films annealed at 250°C for 30 min was also investigated by using conventional planar-view samples. The analysis of selected area electron diffraction indicates that Co thin films react entirely with the Si substrate, and a silicide layer forms at the Co/Si interface. Dark field images clearly indicate that the interfacial layer consists of Co₂Si in irregular stripes and CoSi as fine particles but no CoSi₂ forms.     

PLD法制备高介电调谐率的纳米晶BZT薄膜

用脉冲激光沉积工艺制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0.25,0.30简称BZT25和BZT30)介电薄膜。在650℃原位退火10 min,薄膜为(111)取向柱状生长的晶粒,取向度分别为0.45和0.75。BZT25和BZT30薄膜的平均晶粒尺寸分别为50 nm和60 nm。在室温、1 MHz和3×105 V/cm条件下,BZT25的最大εr和调谐率分别达到563和65%,BZT30的最大εr和调谐率分别达到441和57%。薄膜为(111)取向生长,主要是基于薄膜与底电极Pt界面层立方相结构Pt3Ti的诱导,即(111)Pt3Ti和(111)BZT的晶格匹配。     

化学气相沉积TiO2薄膜的XPS研究

通过XPS分析了TiO2薄膜的结构。薄膜是通过化学气相沉积的方法生长，有机源遇热发生分解，沉积在硅衬底上形成TiO2薄膜。XPS分析表明：所得TiO2薄膜含有Ti,C,O,Al,Si元素。各元素的电子结合能与理论值并无太大的偏移，说明通过化学气相沉积法制备的TiO2薄膜，纯度高，质量好，晶型为锐钛矿。