LP同质过渡层对ZnO薄膜结构性能的影响

采用磁控溅射法低功率在玻璃衬底上制备低功率(LP)过渡层,再在其上高功率生长ZnO薄膜,研究了LP过渡层对薄膜结构性能的影响。XRD和SEM结果表明,引入LP过渡层后,高射频(RF)功率溅射的ZnO薄膜(002)定向性显著改善。随溅射功率的提高,薄膜(002)定向性有所下降,但致密性明显好转。与无过渡层薄膜相比,在溅射功率分别为30 W和50 W过渡层上生长的薄膜晶粒变大。研究表明,在30 W的LP过渡层上用200 W功率制备的薄膜性能最佳。     

同质缓冲层对ZnO薄膜光学性质的影响

利用射频磁控溅射技术,在单晶硅衬底上生长出高质量(0002)晶面取向的ZnO外延薄膜。通过XRD、AFM、吸收光谱、光致荧光发光谱的实验研究,发现加入适当厚度的、低温生长的ZnO同质缓冲层,可有效降低晶格失配和因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。在衬底温度200℃、沉积时间5min的ZnO缓冲层上,以450℃衬底温度溅射ZnO薄膜主层,得到的ZnO样品的晶体结构、表面形貌和光学性质均有较明显的改善。     

溅射功率对AlN/ZnO薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法以ZnO为缓冲层在Si衬底上制备了AlN/ZnO薄膜。利用台阶仪、X线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN/ZnO薄膜的厚度、结构及表面形貌进行测试表征。结果表明,不同溅射功率下生长的AlN薄膜都沿(002)择优生长,且随着功率的增大,薄膜的沉积速率增加,晶粒长大,AlN薄膜的(002)取向性变好。同时还利用扫描电子显微镜(SEM)对在优化工艺下制得AlN/ZnO薄膜断面的形貌进行表征,结果显示AlN薄膜呈柱状生长。     

原位氧化硅钝化层对氧化钒薄膜光电特性的影响

氧化硅(SiOx)原位钝化层对氧化钒(VOx)薄膜电学特性的影响分析旨在改善像元微桥结构的光学吸收特性,提高热敏VOx薄膜层的方阻和电阻温度系数(TCR)稳定性。采用离子束溅射沉积50 nm VOx薄膜后,紧接着沉积30 nm SiOx钝化层。通过原位残余气体分析仪(RGA)和衬底温度控制,调节氧化钒薄膜中的氧含量,分析了VOx单层膜、SiOx/VOx双层膜的电学特性随工艺温度的变化规律,原位残余气体分析仪(RGA)和150℃加温工艺提高了VOx热敏层薄膜的方阻和电阻温度系数稳定性。     

ScAlN缓冲层厚度对Si(100)衬底上GaN外延层的影响

采用脉冲直流磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备了ScAlN薄膜。以溅射的ScAlN作为缓冲层,在Si(100)衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术外延了GaN薄膜。使用高分辨X射线衍射、原子力显微镜和拉曼光谱研究了ScAlN缓冲层的厚度对ScAlN缓冲层和GaN外延层的影响。研究结果表明,ScAlN缓冲层的厚度是影响GaN薄膜晶体质量的重要因素。随着ScAlN厚度的增加,ScAlN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽持续减小,GaN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽先减小后增大。当ScAlN缓冲层厚度为500nm时,得到的GaN晶体质量最好,其中GaN(002)面的X射线衍射摇摆曲线半高宽为0.38°,由拉曼光谱计算得到的张应力为398.38MPa。     

磁控溅射生长Cu/Si薄膜

用溅射方法在Si(111)上生长Cu/Si,Ti/Si,Cu/Ti/Si薄膜。用XRD,红外吸收光谱,台阶仪对薄膜进行分析和测量。结果表明:在150℃溅射生长出的Cu/Ti/Si薄膜的缓冲层为硅化物TiSi2(311);Cu薄膜的主要成分是晶粒大小为17nm的Cu(111);Cu/Ti/Si(111)平均厚度为462nm,粗糙度为薄膜厚度的3%。在以TiSi2薄膜为缓冲层的Si(111)衬底上生长出的Cu薄膜抗氧化性较强、薄膜均匀性和致密性较好。     

适用于FBAR的ZnO薄膜制备及压电特性分析

采用射频磁控溅射法在Al电极层上制备了适用于 薄膜体声波谐振器(FBAR)的ZnO薄膜, 研究了溅射功率对ZnO薄膜择优取向、压电响应和极化分布的影响。X射线衍射(XRD)测试结 果 表明,在一定范围内,随着溅射功率的增大,ZnO薄膜的择优取向和结晶质量得到提高;但 溅射功率过大,ZnO薄膜的择优取向变差。压电响应力显微镜(PFM)测量表明,溅射功率对薄 膜的压电性能和极化取向也有很大影响, 在所制备的薄膜中,多数晶粒的自发极化方向均垂直向上,表明所制备ZnO薄膜的表面主要 为O 截止;压电响应的振幅与薄膜的结晶质量和择优取向相关,在溅射功率为150W条件下制备的ZnO 在垂直于表面方向上表现出最大压电响应振幅,同时薄膜极化取向分布的一致性最好。     

同质缓冲层厚度对掺铝氧化锌薄膜性能的影响

室温下,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备具有同质缓冲层的ZnO∶Al(AZO)薄膜。用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、四探针探测仪等对薄膜的结构和光电性能进行了研究。结果表明:当薄膜总厚度为400 nm时,制备具有66 nm同质缓冲层的AZO薄膜的方块电阻为26Ω.□–1,与单层AZO(400 nm)薄膜的方块电阻(63Ω.□–1)相比,下降了59%,其在可见光范围内的平均透过率为91%。     

高RF功率制备的ZnO:Li薄膜性能研究

实验采用射频(RF)磁控溅射法在高射频功率(550 W)下制备了Zn0.9Li0.1O薄膜,探讨了薄膜的光学性能,并与低溅射功率制备的薄膜性能进行了比较。结果表明,高功率下溅射的薄膜晶粒均匀细小,表面平整致密,在可见光波长范围内,透过率达80%。该薄膜的光学带隙约3.29 eV,明显低于低功率溅射的薄膜(3.44 eV)。其室温光致发光(PL)谱结果显示,最强峰是由Li杂质能级引起的399 nm峰,热处理后,370 nm的带间发光峰增强,而低功率制备的薄膜其PL谱与纯ZnO材料的特征谱相似。     

直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究

非晶硅薄膜(a-Si)是目前重要的光敏材料,在很多领域得到广泛应用.直流磁控溅射具有工艺简单,沉积温度低等优点,是制备薄膜的一种重要技术.采用直流磁控溅射工艺在玻璃基板上沉积薄膜,并对样品进行了退火处理.研究了沉积速率与溅射功率的关系.结果表明薄膜的沉积速率与溅射功率近似有线性关系.利用X射线衍射(XRD)对薄膜进行了分析鉴定,结果表明溅射的薄膜是非晶硅薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)对非晶硅薄膜的表面形貌进行了观察和分析,与X射线衍射测试的结果一致.所以,利用直流磁控溅射工艺能在常温下能快速制备出良好的非晶硅薄膜.     

Si衬底(Pb1-xSrx)TiO3系铁电薄膜的制备与性能研究

性能优良的 Si衬底铁电薄膜的制备对制作 Si基单片集成非制冷焦平面阵列 (UFPA)器件意义重大。文中采用磁控测射技术在 Si衬底上成功地制备了 (Pb1 - x Srx) Ti O3系铁电薄膜 ,该薄膜以 LSCO/ITO复合薄膜作底电极 ,Au薄膜作顶电极 ,其制备工艺可与 Si微电子技术兼容。测试结果表明 ,其微观结构致密 ,绝缘性较好 ,电阻率可高达 1 0 1 1 Ω· cm量级 ,介电常数与热释电系数分别可达 1 0 2 及 1 0 - 2 μC/cm2 K量级。     

硅基铁电薄膜的制备与电性能研究

用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）方法制备了有ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）过渡层的硅基Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３（ＰＺＴ）铁电薄膜，顶电极和底电极分别为溅射的金属钛铂层和低阻硅。在低温退火条件下得到了晶化很完善的铁电薄膜，测试结果表明有ＰＴ过渡层的铁电薄膜具有良好的铁电和介电性能。     

（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .     

Low-Dielectric-Loss Barium Strontium Titanate Thin Films with MgO Buffer Layer for Tunable Microwave Devices

The dielectric and microwave properties of Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST60) thin films with a MgO buffer layer deposited on Al₂O₃ substrates were investigated. Insertion of the MgO buffer layer is demonstrated to be an effective approach to fabricate low-dielectric-loss BST thin films. x-Ray pattern analysis indicates that the thin films exhibit good crystalline quality with a pure perovskite phase and that insertion of the MgO buffer layer does not change the crystal structure of BST. The nonlinear dielectric properties of the BST films were measured by using an interdigital capacitor (IDC). At room temperature, the tunability of the BST films with a MgO buffer layer was 24.1% at a frequency of 1 MHz with an applied electric field of 80 kV/cm. The dielectric loss of the BST thin films is only 0.005 to 0.007 in the frequency range from 20 Hz to 2 MHz, the same as for BST films prepared on single-crystal MgO substrates. The microwave dielectric properties of the BST thin films were also measured by a vector network analyzer from 50 MHz to 10 GHz.     

Transient Negative Capacitance Effect in Atomic‐Layer‐Deposited Al2O3/Hf0.3Zr0.7O2 Bilayer Thin Film

The negative capacitance (NC) effect is now attracting a great deal of attention in work towards low‐power operation of field effect transistors and extremely large capacitance density in dynamic random access memory. However, to date, observation of the NC effect in dielectric/ferroelectric bilayer capacitors has been limited to the use of epitaxial ferroelectric thin films based on perovskite crystal structures, such as Pb(Zr,Ti)O₃ and BaTiO₃, which is not compatible with current complementary metal oxide semiconductor technology. This work, therefore, reports on the transient NC effect in amorphous‐Al₂O₃/polycrystalline‐Hf_0.3Zr_0.7O₂ bilayer systems prepared using atomic layer deposition. The thin film processing conditions are carefully tuned to achieve the appropriate ferroelectric performances that are a prerequisite for the examination of the transient NC effect. Capacitance enhancement is observed in a wide voltage range in 5–10 nm thick Al₂O₃/Hf_0.3Zr_0.7O₂ bilayer thin films. It is found that the capacitance of the dielectric layer plays a critical role in the determination of additional charge density induced by the NC effect. In addition, inhibition of the leakage current is important for stabilization of nonhysteretic charge–discharge behavior of the bilayers. The mean‐field approximation combined with classical Landau formalism precisely reproduces the experimental results.     

硅基PZT铁电薄膜的制备与性能研究

用溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法制备了硅基Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜。分析了PZT铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质。基于上述分析结果提出并实现了低温退火处理制备有PT过渡层的PZT铁电薄膜的工艺流程。测试了低温制备的PZT铁电薄膜的C-V、漏电等电性能,发现在Sol-Gel法制备PZT铁电薄膜的工艺中加入PT过渡层,有助于提高PZT薄膜的品质。     

硅基铁电薄膜的电性能研究

以 Sol- Gel方法制备了有 Pb Ti O3 (PT)过渡层的硅基 Pb(Zr0 .53 Ti0 .47) O3 (PZT)铁电薄膜 ,底电极分别为低阻硅和硅衬底上溅射的金属钛铂。测试了铁电薄膜的电性能 ,比较了两种衬底电极对铁电薄膜性能的影响及各自的优势     

PZT,PT干凝胶的制备及应用

采用减压抽滤的方法成功制备了Pb(Zr0.5Ti0.5)O3,PbTiO3干凝胶,并用STA449C差热分析仪表征了干凝胶的性能。干凝胶溶解后得到了性能优良的PZT薄膜和PZT/PT复合膜。采用X射线衍射技术表征了两种薄膜的微观结构及成相特征。薄膜的介电性能及漏电流性能由HP4284ALCR及Keithley6517A来确定。试验结果表明:用减压抽滤得到的干凝胶的方法,可以彻底解决溶胶凝胶中先体存放的问题,得到的铁电薄膜有优良的介电与铁电性能。PZT的相对介电常数与介质损耗分别为424,0.033,PT作为中间层的复合膜的相对介电常数和介质损耗分别为261,0.014;PT薄膜可以调整和改进PZT薄膜的性能,使之达到应用于热释电探测器的要求。     

不同厚度PZT薄膜的制备及电性能特性研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了厚度为400nm,600nm,800nm的PZT（锆钛酸铅,Zr/Ti=52/48）薄膜,研究了厚度对薄膜介电性能与铁电性能的影响。通过对薄膜的铁电性能与介电性能进行测试,分析了不同厚度薄膜的剩余极化强度、介电常数与介电损耗;通过对介电调谐率与最大正切损耗的计算,进一步分析了薄膜的介电调谐性能。实验结果表明,薄膜的介电常数与介电损耗随薄膜厚度的增大而增加;厚度为600nm的薄膜具有最好的介电调谐性能与铁电性能。     

BST铁电薄膜的制备及介电性能研究

通过射频磁控溅射法,采用高温溅射、低温溅射高温退火两种不同的工艺制备了钛酸锶钡（BST）薄膜。分析两种不同的工艺对BST薄膜的结构、微观形貌及介电性能的影响。采用X线衍射（XRD）分析了样品的微观结构。采用扫描电镜（SEM）和台阶仪分别测试了样品的微观形貌和表面轮廓。通过能谱分析（EDS）得到了薄膜均一性的情况。最后通过电容 电压（C V）曲线测试得到BST薄膜的介电常数偏压特性。结果表明,与低温溅射高温退火工艺制备的BST 薄膜相比,高温溅射制备的BST薄膜结晶度好,致密性高,表面光滑,薄膜成分分布较均一。因此,采用高温溅射得到的BST薄膜性能较好。在频率300 kHz时,采用高温溅射制备的BST薄膜介电常数为127.5~82.0,可调谐率为23.86%~27.9%。