氧化钒薄膜的制备及其在光激励下对太赫兹波的调制

采用磁控溅射法在蓝宝石基底上制备金属钒薄膜,然后在O2中快速热处理获得具有相变特性的VOx薄膜。实验对比了不同的热处理温度和热处理时间对薄膜性能的影响,薄膜的结晶状况用X射线衍射(XRD)进行分析;利用THz时域频谱系统,观测薄膜在不同激励光功率下的相变特性及其对THz波的调制作用。结果表明,在570℃条件下快速热处理60s所制得的VOx薄膜性能最佳,薄膜对THz波透过性最好,光激励后对THz波的调制作用最大,调制幅度达到83.9%,且引发相变的功率阈值低。     

快速热处理对磁控溅射VO2薄膜光电特性的影响

采用反应磁控溅射法制备二氧化钒(VO2)薄膜,并对其进行快速热处理(RTP)。主要研究500℃快速热处理10、15、20s工艺条件下VO2薄膜结晶状况和光电性能的变化。在20℃～80℃温区内,应用四探针薄膜电阻测试方法和太赫兹时域频谱技术(THz-TDS)测量了各样品的电学相变特性和光学相变特性。结果表明,经过快速热处理的样品电学相变幅度均达到了2个数量级以上;THz波的透射率在半导体-金属相变前后的最大变化达到了57.9%。同时发现,热处理500℃,10s时VO2的电学和光学相变幅度相对要大,当热处理时间达到15s左右时薄膜的相变幅度变化不再明显。快速热处理时间的长短对热致相变温度点的影响较小,但热致电学相变和光学相变的相变温度点不同:光学相变的温度为60℃左右,电学相变温度则在56℃附近。     

磁控溅射结合快速热处理制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射结合快速热处理工艺制备了具有金属-半导体相变特性的氧化钒(VOx)薄膜。利用XRD,XPS和SEM对薄膜结晶结构、薄膜中V的价态与组分及表面微观形貌进行分析,利用四探针测试法及太赫兹时域频谱系统对薄膜的电学和光学特性进行测量。结果表明:新制备VOx薄膜以非晶态V2O5为主;350℃,30 s快速热处理后,薄膜中V的整体价态降低,表面颗粒分布更加致密;500℃,30 s快速热处理后,薄膜中VO2(002)向单斜结构的VO2(011)转变,VO2(011)占主要成分,薄膜显示出明显的金属-半导体相变特性,方块电阻下降达到3个数量级,太赫兹透过率下降接近70%,热致相变性能良好。     

溅射气氛对VOx薄膜结构及性能的影响

溅射总气压一定,通过改变氧氩气体的比例,用射频磁控反应溅射法在玻璃衬底上制备VOx薄膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、QJ31单臂电桥等测试了不同氧氩比例对VOx薄膜的晶体结构、表面形貌、成分和电阻的影响.测试分析结果表明,氧氩比是影响VOx薄膜结构及性能的重要因素.在我们的实验条件下,最佳氧氩比为2∶25,电阻温度系数为-2.87%/℃.     

用于MEMS非致冷红外传感器的氧化钒工艺

基于VOx的非致冷红外传感器是当前MEMS的研究热点。VOx的制作是关键工艺,而VOx多价态共存,优化工艺以提高VO2在VOx中的比例、制备高性能的VOx薄膜为核心技术。采用直流磁控溅射法,对量产型PVD机台进行了技术改造,在溅射过程中用电压同时控制靶材溅射速率和氧气流量,少量的氩气充当靶材的保护气体。溅射完成后在350℃下退火约3h以降低噪声和残余应力。经测试,得到的氧化钒薄膜电阻温度系数(TCR)的绝对值大于2.8%/K,EDX分析得V和O的原子数比约为1∶1.8,像元均匀性优于5%,封装后样品等效噪声温差小于100mK,并给出了384×288阵列样品的红外成像效果图。结果表明:采用的方法有助于实现相关成像阵列的量产化。     

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。     

磁控溅射法制备Ag/FePt/C/FePt薄膜的结构和磁性能

采用磁控溅射法,在自然氧化的Si(001)基片上沉积了Ag/FePt/C/FePt纳米薄膜,并分别在400,450,500,600℃下对薄膜样品进行了1h的退火热处理。利用X射线衍射仪和振动样品磁强计,对薄膜样品的结构和磁性进行了分析。结果表明,当热处理温度为450℃时,Ag/FePt/C/FePt薄膜中已形成了具有有序面心四方结构的L10-FePt。随着热处理温度的升高,薄膜样品的有序化程度提高,矫顽力Hc增强,晶粒尺寸变大。当热处理温度为600℃时,薄膜样品的平行膜面Hc为905.8kA·m-1,晶粒尺寸为23nm。     

氧化钒薄膜的制备及电致开关特性的研究

采用反应溅射法,室温下,在Cu/Ti/SiO2/Si衬底上制备了氧化钒(VOx)薄膜,并对薄膜进行450℃、30min的真空退火处理.采用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜的结晶取向和表面形貌进行了表征,通过半导体参数分析仪对薄膜的电开关特性进行测试,并利用导电原子力显微镜(CAFM)对VOx薄膜的导...     

磁控溅射工艺对VOx薄膜结构和性能的影响

以高纯氧和高纯氩为气源,通过改变薄膜的制备工艺,用直流磁控溅射法在玻璃和单晶硅片上制备了VOx 薄膜,并对其进行了退火处理。借助LCR测试仪和X射线衍射仪,对VOx薄膜的电阻温度系数、晶体结构进行了检测。结果表明,当溅射 气压为1.5Pa,功率为100W,时间为1h,氧氩比为0.8∶25时, 经450℃退火后,玻璃基片上制备的薄膜的电阻温度系数(TCR)超过-0.02/℃,其结构和性能最好。同时对比了玻璃和单晶硅基片对VOx 薄膜的生长、性能和结构的影响。当氧氩比为0.8∶25时,单晶硅片上制得的VOx薄膜的质量和性能最好。     

ZnO薄膜紫外光敏特性及晶界势垒的研究

以二水合醋酸锌为原料,采用sol-gel法在石英衬底上制备了ZnO薄膜。用AFM观察表面形貌,通过测量真空条件下不同温度热处理后薄膜的I-V特性,拟合计算晶界势垒高度。研究了热处理温度对ZnO薄膜性能的影响。结果表明:经650℃热处理制备的ZnO薄膜样品具有较佳性能,结构均匀致密,粒径分布为20～32nm。在10V偏压和1.24×10–3W/cm2光强下,紫外光灵敏度为43.95;无光照条件下晶界势垒高度为0.079eV。紫外光照使晶界势垒高度下降为0.011eV,薄膜的紫外光灵敏度与势垒高度的相对变化密切相关。     

Ti,W,Mo,TiW膜的阻挡性能比较

介绍了Ｔｉ－Ａｕ，Ｔｉ－Ｗ－Ｐｔ－Ａｕ，Ｍｏ－Ａｕ，ＴｉＷ－Ａｕ，ＴｉＷ－Ｐｔ－Ａｕ等多种金属膜分别在４００，４２５，４５０，４７５和５００℃，３０分钟等时退火后的显微镜观察结果和典型样品的俄歇能谱分析结果。结果表明，Ｔｉ由于在Ａｕ中扩散太快，阻挡性能较差，而Ｗ，Ｍｏ，ＴｉＷ都有较好的阻挡性能。结合实际应用，ＴｉＷ－Ｐｔ－Ａｕ应是硅微波功率管的金属化的较佳选择。     

热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅110和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜,并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明,750℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量（Er）增加到72 GPa,膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力,但是应力值在退火温度达到450℃以上时急剧降低,说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比（vf）为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量（Ef）都要比石英块体材料大,并且750℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数（f）从6.7810-7℃-1降到最小值5.2210-7℃-1。     

温度对非晶硅薄膜二次晶化的影响

为研究温度对固相晶化的影响,用玻璃作衬底,在不同温度下用PECVD法直接沉积非晶硅(a-Si:H)薄膜,把在室温、350℃和450℃下沉积的样品,在600℃和850℃下退火3h,把前后样品用拉曼光谱和扫描电镜分析,发现二次晶化后的晶化效果比直接沉积的薄膜好,850℃下退火的薄膜比600℃好。在450℃下沉积、850℃退火3h,SEM观察,表面最大晶粒尺寸为900nm左右。     

退火温度对WO_3薄膜结构及气敏性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了WO3薄膜,并在350~550℃时对薄膜进行退火处理,研究了退火温度对薄膜结构及气敏性能的影响。结果表明:退火前及350℃退火后的薄膜为非晶态,450℃和550℃退火后的薄膜为WO3–x型晶态;随退火温度的提高,薄膜厚度增加,晶粒度增大。550℃退火后薄膜的厚度,较450℃退火后薄膜厚30nm,晶粒度相差8nm;450℃和550℃退火后的薄膜,在150℃时对体积分数为0.05%的NO2的灵敏度接近于22。     

表面覆盖退火对ZnO薄膜光学性质的影响

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响.研究发现,暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质,并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失,但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射,表明样品中引入了大量的深能级,样品的自由激子发光没有增强.而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品,有效去除了氢杂质,但没有观察到可见光发射,说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解,不生成深能级中心.由于激子束缚中心的减少,表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.     

GaAs衬底上Mn／Sb多层铁磁膜的磁光克尔效应

利用超高真空电子束蒸发技术GaAs(100）上生长Mn/Sb多层膜,并经短时间热退火处理分别研究了其退火前后的磁性、磁光克尔效应及相应规律,退火前Mn/Sb膜在室温下即具有较强的铁磁特性,其易磁化轴在膜面内,样品表面由密集的岛状铁磁颗粒组成,未能观测到纵向（H//平面）克尔效应,经350℃、20min退火的样品显示了最大饱和磁化强度Ms和最小矫顽力Hc,X射线衍射测量表明膜为MnSb单晶并具有均匀的铁磁特性,能观测到显著的要有向和纵向磁光克尔效应,其随磁场变化表现出相应于磁化强度的磁带行为。     

Si(111)上生长LiNbO_3薄膜的研究

利用射频磁控溅射的方法,在Si(111)衬底上制备了LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、退火温度和溅射气体压强对LiNbO3薄膜结晶和表面形貌的影响,并用椭圆偏振仪测量了薄膜的厚度和折射率。结果表明:衬底温度为450℃时制备的薄膜,退火前后都没有LiNbO3相生成;衬底温度为500～600℃时,LiNbO3薄膜出现(012)、(104)和(116)面衍射峰,经600℃退火后3个衍射峰的强度加强;衬底温度为600℃时,经600～900℃退火得到的LiNbO3薄膜,除出现(012)、(104)和(116)面衍射峰外,还出现(006)面衍射峰;溅射气体压强从0.8 Pa增大到2.4 Pa时,经800℃退火后得到的LiNbO3薄膜表面晶粒团簇变小,而0.8 Pa制备的薄膜经800℃退火后LiNbO3相的结晶程度较其它压强下完善;900℃退火后得到的LiNbO3薄膜折射率为2.25,与LiNbO3晶体相当。     

退火温度对PZT薄膜电容器性能的影响

通过简单的溶胶–凝胶法和快速热处理工艺,获得了在Pt/Ti/SiO2/Si基片上生长良好的PZT薄膜。制膜工艺简单,不需要回流和高温去结晶水,即可获得(111)择优取向的PZT薄膜。PZT薄膜经快速热处理在550~650℃退火,薄膜致密和平滑,均具有良好的铁电和介电特性,其最佳退火温度为600℃。