两步退火形成钛硅化物和氮化物研究

模拟自对硅化物技术的两退火工艺，对超高真空（ＵＨＶ）下制备的Ｔｉ／Ｓｉ样品依次进行低温退火、腐蚀和高温退火。利用俄歇微探针（ＡＥＳ）和Ｘ射线衍射的（ＸＲＤ）分析样品的组分及晶相、发现高温退火后，薄膜内同时生成了Ｔｉ的硅化物及氮化物，这对发展ＭＯＳ器件工艺中自对硅、氮化物技术很有意义。另外，还利用扫描电（ＳＥＭ）观察了薄膜形貌，用Ｖａｎ ｄｅ Ｐａｕｗ法测量薄膜电阻。     

后处理工艺对BST薄膜残余应力的影响的分析

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si（100）衬底上制备了钛酸锶钡（BST）薄膜，利用气氛炉对薄膜进行晶化处理，晶化后薄膜的应力采用XRD表征。研究其残余应力随退火气氛、退火温度以及退火降温速率变化的趋势，通过对不同后处理工艺参数实验结果的分析，得到较优化的工艺参数，以制备较小残余应力的优质BST薄膜。     

铁电薄膜退火方法的研究

以锆钛酸铅薄膜（PZT）为例，分析了国内外铁电薄膜退火的各种方法。针对解决铁电薄膜基底高温生长工艺与硅集成电路承受温度较低的不兼容及器件性质劣化的难题，分别对普通炉子退火、快速热退火及激光退火进行了详细的分析比较。激光低温退火技术有望成功地在未来应用PZT铁电薄膜制作组件时，增加其制备工艺设计的弹性和可行性。     

原子层沉积低温制备高取向锐钛矿TiO_2薄膜

利用原子层沉积(ALD)法分别在Si和石英衬底上制备了Ti O_2薄膜,并在N2氛围下对Ti O_2薄膜样品进行退火处理。采用X射线衍射、原子力显微镜和场发扫描电子显微镜对不同退火温度下样品晶体结构、表面形貌进行了分析。利用紫外-可见分光光度计对不同退火温度下的Ti O_2薄膜进行了光学性能测试,并分析了退火温度对其光学带隙的影响。发现利用ALD方法制备的沉积态Ti O_2薄膜为高度择优取向的锐钛矿结构;当退火温度升高到600℃时,Ti O_2薄膜晶体结构类型仍为锐钛矿型,晶粒略有变大;退火态Ti O_2薄膜粗糙度比沉积态Ti O_2薄膜的粗糙度大,而且粗糙度随退火温度升高而增大。根据薄膜的透射光谱拟合了光学带隙,退火后薄膜禁带宽度略有变宽,吸收边缘发生蓝移。     

退火温度对纳米PtSi/Si异质结形成的影响

采用XPS,XRD,AFM测试技术,研究退火温度对PtSi/Si异质结薄膜硅化物形成,分布及硅化物薄膜表面形貌的影响。测试结果表明,低温退火,薄膜中相分布顺序为Pt→Pt2Si→PtSi→Si,高温退火,相分布顺序为Pt→Pt2Si PtSi→PtSi→Si或Pt Pt2 Pt2Si PtSi→PtSi→Si。退火温度高,薄膜中晶粒尺寸大,表面粗糙。     

退火温度对二氧化钛薄膜结构和浸润性能的影响

采用多弧离子镀技术在玻璃上沉积单质Ti薄膜,利用稳压电源对单质Ti薄膜进行阳极氧化,随后在不同温度下对其进行退火处理,研究了退火温度对TiO_2薄膜结构和浸润性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪分别测试薄膜样品的微观结构、表面形貌和浸润性。结果表明:退火处理使薄膜样品由处理前的非晶态转变成晶态,随着退火温度的升高,薄膜由锐钛矿相转变为金红石相;薄膜表面依次出现了螺旋线、纳米线、团絮状结构;接触角先增大后减小。退火温度为500℃时,薄膜样品的疏水性能最好,其接触角平均值最大,为121.78°。     

Co薄膜的稳定性和室温相观察

用电镜对Ｓｉ（００１）基体上的Ｃｏ薄膜的室温相和稳定性进行了观察，高分辨像和小角解理的电子衍射结果均表明：室温下，Ｃｏ薄膜不发生反应，室温相为α－Ｃｏ，没有硅化物形成，Ｃｏ薄膜在经过３００℃２ｈ退火后，薄膜发生部分凝聚现象，凝固团由硅化物组成，３００℃退火后薄膜由Ｃｏ２Ｓｉ和ＣｏＳｉ两相组成。     

氧氩比和热处理对ZnO：Eu^3＋薄膜的结构及其发光性质的影响

用射频磁控溅射法在石英衬底上制备了ZnO：Eu^3＋薄膜,通过X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品进行了表征,考察了氧氩比和退火工艺对其结构及发光性能的影响。结果表明：样品均呈现ZnO的六角纤锌矿结构,适当的氧氩比有利于ZnO的C轴择优取向的形成,高温退火会使晶粒尺寸增大;合适的氧氩比,尤其是退火工艺（700℃）可以促进ZnO基质（372nm）到Eu^3＋离子（^5Do-^7F2）之间的能量传递,但过多的氧及高温退火不利于稀土Eu^3＋离子465nm（^7Fo-^5D2）到611nm（^5Do-^7F2）的直接能量传递。     

离子注入法增强YIG单晶薄膜的磁光效应

利用离子注入技术，将Ｃｅ￣（＋３）离子注入到ＹＩＧ单晶薄膜中，剂量为１０￣（１４）～１０￣（１６）ｉｏｎｓ／ｃｍ￣２，能量为５００ｋｅＶ。对注入前后的样品进行光吸收谱测量，发现注入后的样品光吸收有明显的增加，且样品颜色变深，对样品进行高温退火，可有效地降低光损耗。离子注入样品磁光特性测量表明Ｃｅ￣（＋３）薄膜有很大的磁光增强作用，且法拉第旋转角随注入剂量增加而增大。     

Fe／Si薄膜中硅化物的形成和氧化

用磁控溅射方法制备Fe/Si薄膜,采用卢瑟福背散射(RBS)技术研究了退火过程中的相变过程和氧化.结果表明:未退火的Fe/Si薄膜界面清晰,873K退火后,界面附近Fe、si原子开始相互扩散,973K退火后富金属相Fe1 xSi形成,而1073K退火后形成中间相FeSi,当温度增加至1273K后所有硅化物完全转变为富硅相FeSi2,即随退火温度的升高,Fe、Si原子间扩散增强,从而形成不同化学计量比的Fe-Si化合物,且薄膜中易迁移原子种类由Fe变为Si.同时,质子束RBS和XRD测量结果显示,在未退火及低温退火的样品中,薄膜有氧化现象,随退火温度增加,由于高温下金属氧化物被还原并逐渐挥发,样品中氧的含量逐渐减少最后完全消失.     

TiN/n-GaAs体系界面的研究

利用二次离子质谱（SIMS）和深能级瞬态谱（DLTS）研究了TiN／n－GaAs体系。SIMS结果表明，退火后Ti的浓度剖面向砷化镓衬底略有移动，N则基本未变；DLTS观察到在Ec=0．21eV处的Ti3 （3d1）／Ti2 （3d2）单受主中心，但其浓度较EL2要小得多。根据实验结果，探讨了退火后难熔金属氮化物／n-GaAs体系电学特性改善的原因。     

Ti靶及TiO2靶溅射TiO2薄膜微观形貌、结构及光学性质研究

利用射频磁控溅射技术通过Ti靶及TiO2靶在氩氧气氛中同时溅射制备TiO2薄膜,并对所得的样品进行不同温度的退火处理。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和吸收谱研究了不同的靶材及退火温度对TiO2薄膜晶体结构、微观形貌及光学性质的影响。结果表明:由于靶材的不同,Ti靶溅射时氧分压较低,造成薄膜中存在大量的氧缺陷,晶相发育不完善,颗粒相比TiO2靶溅射时较小,从XRD和拉曼光谱来看,Ti靶溅射得到的TiO2薄膜更有利于金红石相的形成。薄膜的透过率随退火温度的升高而降低,TiO2靶材溅射的薄膜的光学带隙随温度升高而明显降低,而Ti靶得到的薄膜的光学带隙对退火温度的依赖关系不明显。     

退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构影响研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜。研究了退火温度对Si基Bi4Ti3O12薄膜晶相结构、晶粒尺寸及薄膜表面形貌的影响。研究表明，退火温度低于450℃时Bi4Ti3O12薄膜为非晶状态，退火温度在550-850℃范围内均为多晶薄膜，而且随退火温度升高，Bi4Ti3O12薄膜更趋向于沿c轴取向的生长；而晶粒尺寸及薄膜粗糙度随退火温度升高而增大，但在较高温度下增长速度趋缓。     

Ti/A1N快速退火界面反应的实验研究

在电子封装用的A1N陶瓷多晶衬底上生长250nm的Ti膜，并进行快速退火。用RBS（卢瑟福背散射）、AES（俄歇电子能谱）、SIMS（二次离子质谱）和XRD（X射线衍射）等实验技术对界面反应进行了分析研究，用划痕实验测量了退火对Ti／A1N界面粘附力的影响。实验结果表明：快速退火时，Ti，A1，N以及A1N中掺杂的O均发生明显的界面扩散和界面反应。样品表面的O和A1N衬底中掺杂的O都向Ti膜中扩散，在较低的退火温度下生成TiO2；在较高的退火温度下与扩散到Ti膜中的A1反应，在Ti膜中间形成Al2O3层。N向Ti中扩散，并与Ti反应生成TiN。在薄膜和衬底之间有Ti的氧化物生成。粘附力的测量结果表明：在较低的温度下进行快速退火可以明显提高Ti／A1N界面的强度，在较高的温度下，界面强度有所下降。     

退火温度对TiO2薄膜结构和表面形貌的影响

研究了退火温度对中频交流反应磁控溅射技术制备的TiO2薄膜结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射 仪和原子力显微镜，检测了TiO2薄膜的晶体结构和表面形貌。实验结果显示：沉积态TiO2薄膜为非晶态；低温（700℃以下）退火后，TiO2薄膜出现锐钛矿相，晶粒长大不明显；高温退火（900℃以上）后，薄膜转变为金红石相，晶粒由柱状转变为棱状，并迅速长大至微米量级。     

退火温度对Ge-SiO2薄膜结构的影响

用射频磁控溅射制备了Ge-SiO2薄膜，在N2的保护下对薄膜进行了不同温度的退火处理。使用傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）技术，X射线衍射谱（XRD），X射线光电子能谱（XPS）分析样品的微结构，研究样品在退火中发生的结构，组分的变化，结果表明退火温度对薄膜的结构，尤其是薄膜中的GeO含量和GeO晶粒的大小的影响是显著的，并对其做了详尽的分析讨论。     

Sol—Gel工艺Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜制备与晶相结构研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜。研究了退火温度，退火时间，薄膜厚度等对薄膜晶相结构的影响，研究表明，退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜晶相结构的影响最为显著，而且随退火温度升高，Bi4TiO12薄膜更趋向于沿c-轴取向的生长；退火时间在30分钟内对薄膜晶相结构的影响比较明显；薄膜厚度及30分钟以上的退火处理对薄膜晶相结合的影响不大。     

钛掺入对Cu/Si（100）及Cu/SiO2薄膜体系热稳定性的影响

利用简易合金靶材在Si（100）和SiO2基底上磁控溅射制备了Cu（1.42%Ti）薄膜。研究了少量钛对Cu/Si（100）和Cu/SiO2薄膜体系在573-773 K退火前后的微观组织结构以及界面反应的影响。X射线衍射分析表明,溅射态Cu（Ti）薄膜均呈现Cu（111）和Cu（200）衍射峰,而钛显著增强铜薄膜的（111）织构。对于退火态的Cu（Ti）/Si薄膜体系,由于少量钛在薄膜/基底界面处的存在,起到净化界面作用,促使Cu3Si的形成,从而降低了薄膜体系的热稳定性。但对于Cu（Ti）/SiO2薄膜体系,在773 K退火后,仍然呈现出良好的热稳定性。薄膜截面的结构形貌以及界面处俄歇谱的分析结果都充分证实了上述结果。     

Bi4Ti3O12薄膜的取向生长及其电性能研究

采用Sol—Gel工艺，在快速退火的工艺条件下制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了退火温度及时间、薄膜厚度对Bi4Ti3O12薄膜的取向生长行为及其铁电性能、漏电流的影响，探讨了Bi4Ti3O12薄膜取向生长的微观机制．结果表明：退火温度显著影响薄膜的C轴取向生长，其(00ι)品面的取向度F=(P—P0)／(1-P0)由550℃的0．081增加到850℃的0．827，退火时间对其(00ι)晶面的取向度也有较大影响；经750℃以上温度退火处理的Bi4Ti3O12薄膜呈高度c轴取向，对铁电性能有较明显的削弱作用；薄膜的漏电流密度随退火温度升高而增大，但薄膜的c轴取向生长有利于减缓漏电流密度的增长。     

(Pb,La)TiO3铁电薄膜微结构与制备工艺研究

采用射频磁控溅射技术在室温淀积、其后在700℃下退火10min,制备了（Pb,La）TiO3（简记为PLT）铁电薄膜。利用XRD研究了薄膜的结晶性;利用XPS研究了薄膜表面的化学成分、组分以及表面原子的化学价态;利用SEM研究了薄膜的断面。薄膜结构分析结果表明,在一定的制备工艺条件下,薄膜制备时间的长短对薄膜结晶性能的影响不大;XPS波谱分析表明,所测得的元素有Pb、La、Ti、O和C,其中C元素是薄膜在制备或测试过程中的污染,薄膜中没有其它杂质元素;由断面的SEM分析可知,在本论文采用的制备工艺条件下,薄膜与基底之间基本上没有互扩散,薄膜与基底的界面比较清楚。