纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法 ,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜 (nc- Si:H) ,研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响 .结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的 TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值 .X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加 ,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多 ,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性 ,进一步减小声子的平均自由程 ,导致实验值偏离理论计算值 .晶格平移对称性的破缺还体现在 ,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加 ,喇曼谱中 TA、LA振动模的相对散射强度增加 .     

ZrO2薄膜微结构及其抗激光损伤特性研究

通过分析ZrO2薄膜电子束沉积时氧压、衬底转动及温度对薄膜相结构、晶粒尺寸和粗糙度的影响,对ZrO2薄膜微结构特性与抗激光诱导损伤性能的关系进行了研究.ZrO2薄膜衬底无转动沉积时晶体以四方相为主,而转动沉积时形成具有较高激光损伤阈值的单斜相结构.薄膜晶粒尺寸和粗糙度均随氧压的升高而减小,四方相受氧压影响变化明显高于单斜相,氧压的继续升高使多晶形态向非晶形态逐渐转变.多晶结构的损伤阈值随着晶粒尺寸的减小而增高,薄膜表面粗糙度随着沉积温度的升高略有增加,且多晶结构的损伤阈值明显要高于非晶结构,ZrO2薄膜损伤阈值(E)与粗糙度(σ)基本符合关系:Eσα=β(α=1.41,β=2.25).     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响.结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值.X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性,进一步减小声子的平均自由程,导致实验值偏离理论计算值.晶格平移对称性的破缺还体现在,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加,喇曼谱中TA、LA振动模的相对散射强度增加.     

电沉积法制备ZnO薄膜的结构与光电性能研究

以硝酸锌和硝酸钾混和溶液为电解液,采用两电极体系在SnO2;F(FTO)片和p-Si(100)衬底上用不同沉积电压制备了c轴取向的ZnO薄膜.用X-射线衍射、扫描电子显微镜和分光光度计分析了薄膜的相结构,晶粒尺寸和光吸收特性.发现薄膜的(002)衍射峰强度随着沉积电压的增加而显著增强;薄膜中晶粒为典型的六方柱状结构,且基本与衬底垂直,晶粒尺寸为200～400 nm;薄膜的光学禁带宽度为3.34 eV.光照时,ZnO/Si异质结二极管呈明显的光生电流效应.     

GaP1-xNx混晶的喇曼散射谱

在室温下测试了GaP1-xNx(x=0.05%～3.1%)混晶的喇曼散射谱.在一级喇曼散射谱中观测到了GaP的LO(Γ)模和强度较弱的禁戒TO(Γ)模以及N的局域模(495cm-3).在N组分较高的一组样品(x=1.3%～3.1%)中,还观察到了位于GaP的LO(Γ)模和TO(Γ)模之间的由N导致的LO(N)模的喇曼频移(387cm-1),其强度随着N浓度的增加而增强.在二级喇曼散射谱中,除了观测到布里渊区中心的声子散射峰2LO(Γ)外,还观测到了布里渊区边界的声子散射峰2LO(L)、2TO(X)以及LO(L)+TO(X).且边界散射峰的强度比中心散射峰更强.另外在组分x=0.6%和x=0.81%的样品中,还得到了诸如来自不同NNi对或N原子簇团的局域模和由N导致的新的散射峰.     

基于SEM-SPM原位纳米压痕超薄铜薄膜弹性模量研究

本文利用自主研发的扫描电子显微镜-扫描探针显微镜联合测试系统(SEM-SPM),研究了直流磁控溅射(DCMS)和原子层沉积(ALD)两种成膜方式对40、60和80 nm超薄铜薄膜弹性模量的影响.基于赫兹理论和King模型的计算结果表明,利用DCMS得到不同厚度铜薄膜的弹性模量值在(95±2)Gpa~(125±4)GPa之间,而通过ALD得到的铜薄膜弹性模量值在(99±2)Gpa~(154±6)GPa之间.对比分析可知,不同厚度的铜薄膜弹性模量比块体铜材料的弹性模量(90 GPa)大6%~71%,且通过两种不同方式沉积得到的铜薄膜弹性模量值都随着薄膜厚度的增加而减小,表现出明显的尺寸效应.而且对于同一厚度的铜薄膜,利用ALD沉积的弹性模量比DCMS的大4.2%~23.2%,由透射电子显微图像对比分析可知,前者的平均晶粒尺寸是后者的60%,纳米晶粒小尺寸效应可能是薄膜弹性模量增大的原因.     

应用于FED的金刚石薄膜的光学和结构分析

本文比较研究了不同晶粒大小和结构的金刚石薄膜的场发射性质,这些金刚石薄膜通过热丝辅助化学气相沉积法(HFCVD)获得.研究结果表明纳米尺寸效应对金刚石薄膜的场发射性能有非常重要的影响,通过比较不同晶粒尺寸的金刚石薄膜发现纳米金刚石薄膜相对于大晶粒金刚石薄膜(比如微米级的金刚石薄膜)有更好的场发射性能.从拉曼光谱得到,含有一定量非金刚石相的金刚石薄膜有更好的场发射能力和更低的开启电场(E0).另外,具有(111)定向的金刚石薄膜比起其他结构的金刚石薄膜,它的电子发射能力更强.     

SiO2薄膜TO与LO振动模式的数值研究

对Si-SiO2基底薄膜系统进行数值实验,将SiO2薄膜的能损函数与透过率光谱和反射椭圆偏振光谱进行对比,讨论了在红外透过率光谱和反射椭偏光谱中激发的SiO2薄膜TO和LO振动模式.在正入射的红外透过率光谱中,仅能发现SiO2薄膜的TO振动模式;在倾斜入射的s偏振透过率光谱中没有激发的LO模式;在倾斜入射的p偏振透过率光谱中,当入射角小于60时,三个TO振动模式全部被激发;当入射角大于60时,三个LO振动模式都被激发,而TO模式仅能激发两个.在反射椭偏光谱中,TO模式未被激发,仅能激发LO模式.在透过率光谱和反射椭偏谱中,振动频率分别具有向高波数和低波数方向频移的现象.     

应变对PbSe材料晶格振动的影响

在晶格失配的BaF2衬底上用分子束外延技术生长了不同厚度的PbSe单晶薄膜,PbSe外延薄膜的喇曼光谱测量到:位于136～143cm-1之间的布里渊区中心纵光学声子(LO)振动,位于83～88cm-1之间的纵光学声子与横光学声子的耦合模(LO-TO)振动,以及位于268～280cm-1之间的2LO声子振动.而且PbSe薄膜的LO声子频率随薄膜厚度的不同明显移动,随着薄膜的厚度减小声子频率线性增大,这是由外延膜与衬底之间的失配应力不同引起的.为了理解PbSe声子振动模喇曼活性的物理原因,还比较分析了PbSe体单晶的喇曼光谱,同样,PbSe体单晶样品也呈现出喇曼活性的散射峰.     

应变对PbSe材料晶格振动的影响

在晶格失配的BaF2衬底上用分子束外延技术生长了不同厚度的PbSe单晶薄膜,PbSe外延薄膜的喇曼光谱测量到位于136～143cm-1之间的布里渊区中心纵光学声子(LO)振动,位于83～88cm-1之间的纵光学声子与横光学声子的耦合模(LO-TO)振动,以及位于268～280cm-1之间的2LO声子振动.而且PbSe薄膜的LO声子频率随薄膜厚度的不同明显移动,随着薄膜的厚度减小声子频率线性增大,这是由外延膜与衬底之间的失配应力不同引起的.为了理解PbSe声子振动模喇曼活性的物理原因,还比较分析了PbSe体单晶的喇曼光谱,同样,PbSe体单晶样品也呈现出喇曼活性的散射峰.     

Y-123 Films on technical substrates

For high-current applications, homogeneous well-textured high-temperature superconducting Y₁Ba₂Cu₃O_7−δ (Y-123) films on technical ceramic or metallic substrates are required. The ion-beam-assisted deposition (IBAD) of yttria-stabilized zirconia (YSZ) buffer layers, which serve as a template for Y-123, was extended to large-area substrates as well as differently shaped long substrates. TEM, as well as XRD investigations, was performed to observe the relevant growth mechanisms. The influence of nucleation, growth selection, and homoepitaxial growth on the development or the maintenance of a preferential orientation of the YSZ buffer is discussed. Y-123 films were prepared by a modified pulsed-laser-deposition (PLD) technique based on a quasi-equilibrium substrate heating and variable azimuth scanning of the target. The method allows a PLD coating of long pieces of tapes and tubular substrates because no direct mechanical contact of a substrate with the heater is required. Critical current densities, J_c, above 10⁶ A cm⁻² were achieved on polycrystalline Ni tapes as well as on polycrystalline YSZ sheets at 77 K and self fields. The dependence of J_c on magnetic field resembles that of Y-123 deposited on single-crystalline substrates and demonstrates the absence of weak links due to grain boundaries. The thickness dependence of J_c is interpreted in terms of a nucleation layer appearing in the early stage of film growth. A growth model is proposed which seems to be in agreement with the experimental observations. The measured strain tolerance of the films does not impede their application.     

掺铝氧化锌(AZO)导电薄膜的研究进展

综述透明导电薄膜的性能、种类、制备工艺、研究及应用状况,重点讨论掺铝氧化锌(AZO)薄膜的结构、导电机理、光电性能和当前的研究焦点。并指出,为了进一步提高透明导电薄膜的性能,应从以材料选择、制备工艺、多层膜光学设计等方面深入研发,以满足尖端技术的需要。     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压 -金属有机汽相外延 (L P- MOCVD)工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌 (Zn S)薄膜 ,然后 ,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化 ,制备出高质量的纳米氧化锌 (Zn O )薄膜 .X射线衍射 (XRD)结果表明 ,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构 .90 0℃氧化样品的光致发光 (PL )谱中 ,在波长为 3.3e V处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射 .紫外发光强度与深能级发射强度之比是 80 ,表明纳米 Zn O薄膜的高质量结晶 .在受激发射实验中观察到紫外激光发射 .     

金刚石镶嵌非晶碳膜和类金刚石薄膜的场致电子发射研究

报道了在钼衬底上利用微波等离子体化学气相淀积技术制备金刚石镶嵌非晶碳膜，在硅衬底上用脉冲激光淀积技术（pulsedLaserDeposition）制备类金刚石薄膜，并对其场发射特性和机理进行了进一步的研究。用金刚石镶嵌非晶碳膜作阴极，在2．1V／μm的场强下便有电子发射，最大发射电流密度为4mA／cm2。实验表明，金刚石镶嵌非晶碳膜是制做场效发射冷阴极的合适材料。     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压-金属有机汽相外延(LP-MOCVD) 工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌(ZnS)薄膜,然后,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化,制备出高质量的纳米氧化锌(ZnO)薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构.900℃氧化样品的光致发光(PL)谱中,在波长为3.3eV处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射.紫外发光强度与深能级发射强度之比是80,表明纳米ZnO薄膜的高质量结晶.在受激发射实验中观察到紫外激光发射.     

Piezoresistive Sensors Based on Carbon Nanotube Films

Piezoresistive effect of carbon nanotube films was investigated by a three-point bending test. Carbon nanotubes were synthesized by hot filament chemical vapor deposition. The experimental results showed that the carbon nanotubes have a striking piezoresistive effect. The relative resistance was changed from 0 to 10.5 X 10-2 and 3.25 X 10-2 for doped and undoped films respectively at room temperature when the microstrain under stress from 0 to 500. The gauge factors for doped and undoped carbon nanotube films under 500 microstrain were about 220 and 67 at room temperature, respectively, exceeding that of polycrystalline silicon (30) at 35 ℃. The origin of the resistance changes in the films may be attributed to a strain-induced change in the band gap for the doped tubes and the defects for the undoped tubes.     

氮化铝薄膜的椭偏法研究

文章采用真空磁过滤电弧离子镀法在单晶Si(100)基片上成功制备了氮化铝(AlN)薄膜,并利用椭偏法对AlN膜进行了研究.根据沉积方法的特点,建立合适的膜系进行拟合,得到薄膜的折射率、消光系数和几何厚度;分析薄膜与基片之间的附着方式为简单附着,以及引起薄膜材料比块体材料折射率偏小的原因为:薄膜中含有空隙,Al/N不符合化学剂量比,薄膜表面形成了Al2O3钝化层.     

碲镉汞液相外延薄膜的应力研究

用X射线衍射方法对液相外延(LPE)技术生长的碲镉汞(MCT)外延薄膜和CdTe衬底进行了观察与分析。研究表明:MCT薄膜中存在着不同程度的应力,主要表现为晶格的扭曲(300″～1200″范围),这种扭曲致使外延膜双晶回摆曲线宽化,宽化值为100″～150″,外延膜的晶格扭曲与CdTe衬底的不完整性有对应关系。研究还表明:LPE的生长条件对外延膜中的晶格扭曲也有较大影响。本文还讨论了CdTe衬底晶格扭曲形成的因素并探究了减少外延膜晶格扭曲的方法。     

基于铜铝氧化物的透红外导电薄膜

研究了一种新型透红外的导电薄膜铜铝氧化物(CuAlxOy),选用高纯度铜、铝靶材,利用磁控溅射台在蓝宝石衬底上生长CuAlxOy薄膜。研究了氧气流量、薄膜厚度、预溅射铜层时间(铜层厚度)等重要条件对薄膜性能的影响。实验发现,通过微调溅射参数、合理控制预溅射铜层过程可以获得低电阻率和高透过率的铜铝氧化物薄膜。得到最好的CuAlxOy薄膜(厚度为1765)在波长2.6μm处红外透过率达到了最大值62.5%,红外波段(波数8000～2000 cm-1)的平均透过率达到53%,方块电阻为358.9/sq,电阻率为6.33×10-3.cm。