磁控溅射生长SiC薄膜的拉曼光谱研究

用射频磁控溅射法在Si(100)和玻璃衬底上制备出衬底温度分别为300,450,600℃的碳化硅薄膜,并对薄膜进行了拉曼光谱和原子力显微镜测试分析。结果表明,用溅射法在玻璃衬底上生长出微晶SiC(μc-SiC)薄膜和在Si(100)衬底上生长出立方碳化硅(β-SiC)薄膜。并且薄膜材料的结晶度随着衬底温度的升高而改善。     

多孔β-SiC薄膜的蓝光发射

通过射频溅射的方法在单晶硅衬底上沉积了β-SiC薄膜,用HF酸(40%)和C2H5OH(99%)的混合溶液对β-SiC薄膜进行了电化学腐蚀处理,形成了多孔β-SiC(PSC)薄膜.利用荧光分光光度计研究了样品的光致发光(PL)特性,用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了样品腐蚀前后的表面形貌.结果表明:多孔β-SiC薄膜具有较强的蓝光发射特性;通过改变腐蚀时间,可以改变蓝光发射的强度,也可以观察到蓝光-红光同时发射的现象;降低HF酸的浓度,蓝光发射峰明显变弱,并对多孔β-SiC薄膜的发光机理及其微观结构进行了讨论.     

RF偏置功率对磁控溅射AlN薄膜性能的影响北大核心

采用射频（RF）反应磁控溅射法,以氩气和氮气为反应气体,在不同的RF偏置功率下,在Si（100）和Si（111）衬底上制备了具有六方纤锌矿结构的AlN薄膜。使用扫描电子显微镜（SEM）表征了薄膜的截面形貌和厚度;利用原子力显微镜（AFM）和X射线衍射仪（XRD）研究了RF偏置功率对Si（111）和Si（100）衬底上沉积的AlN薄膜微观结构和表面粗糙度的影响。结果表明,在RF偏置功率为5~15 W时,两种衬底均可生长（002）择优取向AlN薄膜。RF偏置功率为20 W时,AlN薄膜（002）择优取向变弱,薄膜质量变差。当RF偏置功率为10 W时,Si（111）和Si（100）两种衬底沉积的AlN薄膜的半高宽（FWHM）值和表面均方根粗糙度均最小,其表面均方根粗糙度的最小值分别为2.427和2.836 nm。     

AlN薄膜制备技术研究

采用磁控溅射法制备了AlN薄膜并研究了射频(RF)等离子清洗对AlN薄膜结晶取向度的影响,实验表明,RF等离子清洗基片3min后AlN薄膜c轴取向摇摆曲线半峰宽达到1.3°;通过Mo薄膜衬底对AlN薄膜结晶取向度的影响发现,取向度好的Mo薄膜衬底有利于c轴取向AlN薄膜的生长;Ar气体流量对AlN薄膜应力的影响使AlN薄膜应力从-390(压应力)~73 MPa(张应力)可调。     

射频磁控溅射工艺参数对SiC薄膜发光性能的影响

采用射频磁控溅射和后退火的方法在单晶Si（111）衬底上制备了SiC薄膜。采用红外吸收谱仪（FTIR）和X射线光电子谱仪（XPS）分析了薄膜的结构。采用分光光度计测量了SiC薄膜的发光性能。发现衬底加负偏压、适当增大溅射功率、降低工作气压均可以抑制SiO2和无定形碳的出现,有利于β-SiC的形成,同时增加SiC薄膜光致发光（PL）强度。     

铝掺杂氧化锌薄膜在玻璃衬底上的RF反应共溅射低温织构生长

以金属锌( Zn)和铝( Al)为靶材采用射频( RF)反应共溅射技术在低温( 2 0 0℃)玻璃衬底上沉积了铝掺杂氧化锌( Zn O∶Al)薄膜.运用扫描电子显微镜( SEM)、能量色散X射线谱( EDX)、表面轮廓仪(α- Step)、X射线衍射( XRD)和双光束紫外-可见光谱仪( U V- VIS)等分别对沉积样品的表面和断面的形貌结构、组成成分和光学特性进行了分析表征.研究了反应气体氧与氩流量比( O2 / Ar)和RF溅射功率对沉积样品的生长速率、结构特征和光电学性质的影响.结果表明,薄膜的成长速率强烈依赖于RF溅射功率,而薄膜的结构形貌和成分的化学配比则主要由反应气体流量比O2 / Ar     

FBAR用高质量AlN薄膜制备

采用直流磁控反应溅射法,在基片表面引入RF偏置,在Si(111)衬底上成功制备了(002)向AlN薄膜。使用高分辨率X射线衍射仪(XRD)来表征薄膜质量。当RF偏置从0 W变化到20 W时,XRD测试(002)摇摆曲线的半高宽有着显著的变化。当RF偏置为15 W时,AlN薄膜表现出了良好的(002)生长取向。实验结果表明,适当的RF偏置能够提高Al原子和N原子反应时的活性,促进AlN薄膜的(002)择优生长。该溅射方案应用于薄膜体声波谐振器(FBAR)谐振器工艺加工,成功制作了Q值为300,机电耦合系数为5%的FBAR样品。     

金刚石膜过渡层及其初始形核过程的TEM研究

金刚石薄膜在电子器件应用方面具有广泛前景。其表面与界面研究,具有重要意义。本文用高分辨电子显微学研究了金刚石薄膜生长初期,金刚石微晶与Si衬底之间的界面形态和初始形核生长特征。研究表明:在金刚石晶粒与Si衬底之间,存在一种非晶过渡层界面。该过渡厚度约为二十纳米。X射线能谱(EDS)表明,该非晶态过渡层主要由Si构成,过渡层内存在少量β-SiC纳米晶粒。金刚石晶粒在过渡层底部形核,并以孪晶方式生长。金刚石晶粒形核前,在过渡层内孕育形成大原子团和超微粒子,它们是SiC或富集碳的原子团。金刚石晶     

RF磁控溅射法原位制备C轴择优取向ZnO薄膜

采用RF磁控溅射法在玻璃衬底上原位低温生长ZnO薄膜.生长出的薄膜对可见光具有高于90%的透射率,该薄膜具有良好的C轴取向.利用X射线衍射(XRD)的测试结果,分析了溅射工艺条件如衬底温度、氩氧比和溅射气压等对薄膜性能的影响,得到最佳的生长工艺条件为:衬底温度300 ℃,溅射气压1 Pa,氩氧比为25 sccm∶15 sccm.在此条件下生长的ZnO薄膜具有良好的C轴择优取向,并且薄膜的结晶性能良好.采用这种方法制备的ZnO薄膜适合用于制备平板显示器的透明薄膜晶体管和太阳电池的透明导电电极.     

RF—HFCVD生长高质量纳米金刚石薄膜

采用射频等离子体增强的热丝化学气相沉积 (RF HFCVD)技术在石英玻璃衬底上制备了高质量的纳米金刚石薄膜 .研究了衬底温度、反应气压及射频功率对金刚石膜的结晶习性和光学性质的影响 ,其最佳值分别为70 0℃、2× 133Pa和 2 0 0W .在该条件下金刚石成核密度达 10 11cm-2 ,经 1h生长即获得连续薄膜 ,其平均晶粒尺寸为 2 5nm ,表面粗糙度仅为 5 5 ,在近红外区域 (80 0nm处 )的光透过率达 90 % .     

多孔Si/纳米ZnS复合材料发光的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)分别在Si片和多孔Si衬底上沉积了ZnS薄膜,考察衬底对ZnS薄膜结构和发光性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测量表明,两种衬底上制备的ZnS薄膜均沿立方相结构β-ZnS(111)晶向择优取向生长。多孔Si衬底上生长的ZnS薄膜表面有很多凹坑,而Si衬底上生长的ZnS薄膜表面相对比较平整。光致发光(PL)谱显示,ZnS薄膜沉积后,多孔Si的发光峰强度减小且峰位发生蓝移。根据ZnS薄膜具有较高透射率的特点,把透射出ZnS的多孔Si的橙红光和ZnS的发光叠加,多孔Si/ZnS纳米薄膜复合体系在可见光区有很强的PL现象。     

多重气固反应制备一维SiC纳米线

以硅片、石墨和SiO2粉末为原料,通过多重气固反应成功地制备出一维SiC纳米线. X射线衍射仪分析表明生成产物为立方结构的β-SiC. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察,该一维SiC纳米线的直径为30~50nm,长度可达几十甚至上百微米,为沿［111］方向生长的单晶β-SiC纳米线. 根据多次对比实验的结果,由多重气固(VS)反应提出了该方法制备SiC纳米线的生长机理.     

多重气固反应制备一维SiC纳米线

以硅片、石墨和SiO2粉末为原料,通过多重气同反应成功地制备出一维SiC纳米线.X射线衍射仪分析表明生成产物为立方结构的β-SiC.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察,该一维SiC纳米线的直径为30～50nm,长度可达几十甚至上百微米,为沿[111]方向生长的单晶β-SiC纳米线.根据多次对比实验的结果,由多重气固(VS)反应提出了该方法制备SiC纳米线的生长机理.     

利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究

在Si(111)衬底上利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究了在不同衬底生长温度下(350～750℃)制备的ZnO薄膜的结构和光学性质．随着衬底温度的升高,样品的X射线及光致发光的半高宽度都是先变小后变大,衬底温度为550℃样品的结构及光学性质都比较好,这表明550℃为在Si(111)衬底上生长ZnO薄膜的最佳衬底温度;同时,我们还通过550℃样品的变温光致发光谱(81～300K)研究了ZnO薄膜室温紫外发光峰的来源,证明其来源于自由激子发射．     

CVD金刚石薄膜的表面形貌研究

本工作采用HFCVD方法在Si、Mo衬底上生长出不同晶粒形貌的多晶金刚石薄膜,研究了生长条件(衬底温度、碳源浓度、反应压强)对金刚石薄膜晶粒形貌的影响。结果表明,在HFCVD方法中,金刚石薄膜晶粒形貌对生长条件十分敏感,生长条件的变化会导致不同形貌晶粒的生长。     

CVD法制备的高结晶质量二维β-Ga2O3薄膜性质研究

为了能够得到高质量的薄膜,降低实验成本,通过化学气相沉积(CVD)方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga₂O₃薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga₂O₃薄膜,并通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱进行证实。XRD结果显示,薄膜的最佳生长温度为750℃。对比不同载气下合成的β-Ga₂O₃薄膜可知,Ar气是生长薄膜材料的最佳环境。为了实现高结晶质量的β-Ga₂O₃薄膜,在Ar气环境下改变薄膜的生长时间,XRD结果发现,生长时间20 min的薄膜具有高结晶质量。最后,将其转移到300 nm厚氧化层的Si/SiO₂衬底上,并通过原子力显微镜测试,证实了16 nm厚的二维Ga₂O₃薄膜。     

RF溅射ZnO薄膜工艺与结构研究

通过RF磁控溅射在Si(100)基片上制备了ZnO薄膜,并研究了磁控溅射中各生长参数,如衬底温度、氧分压及后处理工艺等因素对ZnO薄膜微结构、表面形貌与结晶取向的影响。结果表明:溅射温度和氧分压对薄膜的微结构与择优取向有很大的影响,并对不同的溅射工艺进行了分析比较,从而确定了最佳溅射及后处理条件:RF溅射温度小于300℃,功率为50W,ψ(Ar:O2)为20:5,退火温度550~600℃,并获得了c轴择优取向的ZnO薄膜。     

多层式金刚石膜上沉积ZnO薄膜的研究

提出了一种制作ZnO/金刚石/硅结构声表面波器件的新工艺。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,通过逐次调整气压、碳源浓度等生长参数,在硅基片上沉积了晶粒尺寸逐层减小的、光滑的多层式金刚石薄膜,表面粗糙度低于20 nm,厚度大于35μm。在金刚石膜上制作了线宽为8μm的IDT电极。尝试利用射频(RF)磁控溅射法在制备的多层式金刚石膜上生长ZnO薄膜,X-射线衍射(XRD)结果表明,当衬底温度(Th)为250℃、气压(P)为0.4 Pa时,在多层式金刚石薄膜衬底上可沉积高度c轴取向的ZnO薄膜,电阻率接近106Ω.cm,满足制作声表面波器件对衬底材料的要求。     

c轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用MOCVD法在蓝宝石(0001)单晶衬底上生长AlN压电薄膜。用XRD和原子力显微(AFM)技术表征薄膜的微观结构。研究了衬底温度、TMA和NH3流量、反应室气压对AlN薄膜织构特性的影响,并对薄膜生长的工艺参数进行了相应优化。结果表明:在优化条件下制备的AlN薄膜高度c轴择优取向,(0002)峰摇摆曲线半高宽仅为0.10°,且薄膜表面平整,椭圆偏振法测出其折射率为2.0～2.4。     

玻璃和柔性衬底上氧化铟锡薄膜特性的对比研究

对采用磁控溅射方法生长在玻璃和柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料上的氧化铟锡(ITO)薄膜的结构、光学和电学特性进行了对比研究.在两种不同的衬底上均得到了不分相的、高质量的多晶ITO薄膜,其中生长在玻璃衬底上的ITO薄膜(002)衍射峰的半峰宽为0.24°,生长在PET衬底上的为0.28°.两种样品在可见光区都具有很高的透过率,其中玻璃衬底上生长的薄膜的透过率约为92%,PET上生长的薄膜的透过率高达87%.两种薄膜均具有良好的导电性,玻璃衬底上薄膜的电阻率为4.2×10-4Ω·cm,柔性PET衬底上薄膜的电阻率为4.7×10-4Ω·cm.实验结果证明,完全可以采用磁控溅射的方法在柔性衬底上生长出高质量的ITO薄膜.