PECVD制备富硅氮化硅薄膜的工艺条件及其性质的研究

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)以SiH4和N2为反应气体,分别在射频功率、硅烷稀释度[SiH4/N2]、衬底温度为变量的情况下制备了富硅氮化硅薄膜材料,利用X射线衍射谱(XRD)、傅里叶变换红外谱(FTIR)、紫外-可见光吸收谱(UV-Vis)对薄膜材料进行了表征,并研究了薄膜材料的微结构和晶化状况、光学特性等.实验结果表明,所沉积薄膜都为富硅的非晶氮化硅材料,改变射频功率、硅烷稀释度和衬底温度可以控制氮化硅薄膜中N元素的含量、光学带隙的大小和薄膜的折射率,并制备出最适宜富硅氮化硅薄膜,为进一步退火析出硅量子点奠定了基础.     

等离子体增强化学气相沉积法制备氢化硅膜的自晶化倾向性

为了探寻生长过程中硅膜的自晶化沉积,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法沉积了氢化硅薄膜,系统研究了不同沉积阶段所得硅膜微观结构的迁变规律。结果表明,硅膜的显微结构依赖于沉积时间,当沉积时间仅为30min时,所得硅膜的结构为非晶;而当沉积时间延至60min时,硅膜形成微晶颗粒;此后随着沉积时间的增加,晶化程度提高,且非晶区域面积相应减小。另外,硅膜的沉积速率也随沉积时间的增加而增加。在硅膜沉积过程中,随时间不断变化的界面状态可能为其自晶化的主要原因。     

脉冲激光沉积法制备ZrW_2O_8薄膜(英文)

采用纯ZrW2O8陶瓷靶材,以脉冲激光沉积法在石英基片上沉积并退火处理后制备了ZrW2O8薄膜.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱 仪和扫描电子显微镜观察和确定r薄膜结构、化学组分和表面形貌,用划痕仪、表面粗糙轮廓仪测量了薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度.结果表明:脉冲激光沉积的薄膜为非晶态,膜层物质各元素之间的化学计量比与靶材成分一致;衬底未加热沉积的薄膜表而粗糙度较大,衬底温度为650℃ 时,薄膜表面平滑致密,粗糙度明显降低:非晶膜在1200℃密闭退火热处理3 min后淬火得到立方相ZrW2O8薄膜,退火后的薄膜品粒较大,同时 还出现一些沿晶界和晶内的裂纹缺陷.随着退火温度升高,薄膜与基片的结合力降低.     

非晶硅太阳能电池背反ZnO:Al薄膜制备

以ZnO:Al(2%Al2O3,质量分数)为靶材,用射频磁控溅射在玻璃衬底上制备ZnO:Al薄膜,分析了各沉积参数对薄膜光电性能的影响。结果表明:溅射功率对ZnO:Al的透过率影响最大,其次是反应腔室压力,而衬底温度对透过率几乎没有影响。ZnO:Al的电阻率主要取决于衬底温度和溅射功率。综合考虑透过率和电阻率,确定了背反ZnO:Al的最佳沉积参数(衬底温度为200℃,溅射功率为200W,反应腔室压力为0.6Pa),得到了透过率大于85%,电阻率最小为7.6×10-4Ωcm的ZnO:Al薄膜。制备了ZnO:Al/Ag/ss(stainless steel)背反电极,并将其用于非晶硅太阳能电池。与无背反的不锈钢衬底上的电池相比,非晶硅太阳能电池短路电流密度增加了16%。     

纳米硅氮薄膜晶化研究

在等离子化学气相沉积系统中，使用高氢稀释硅烷和氮气为反应气氛制备了纳米硅氮薄膜。本工作研究了Ｎ２／ＳｉＨ４比和衬底温度对ＳｉＮ薄膜的晶化和组分的影响。     

蓝宝石衬底表面SiO2薄膜的应力分析

采用射频磁控反应溅射法分别在Si和蓝宝石衬底上沉积SiO2薄膜.通过改变沉积薄膜的工艺参数,考察反应气体流量比、沉积温度、射频功率等因素对SiO2薄膜内应力的影响.采用压痕裂纹法分析了镀膜前后蓝宝石的表面应力.结果表明:制备SiO2薄膜时,工艺参数影响SiO2薄膜的成分,当O2/Ar流量比值为1.25,衬底温度为300℃,射频功率为100 W时,可以制备出化学计量比的SiO2薄膜,此时薄膜中的内应力较小;制备的SiO2薄膜呈压应力状态,镀SiO2薄膜可以改变蓝宝石的表面应力,蓝宝石的表面应力已由原来的拉应力变为压应力.     

脉冲准分子激光沉积纳米WO3多晶电致变色薄膜的研究

采用脉冲准分子激光大面积扫描沉积技术，在不同条件下，在透明导电衬底SnO2:In2O3(ITO）及Si (111)单晶衬底上沉积了非晶WOx薄膜，采用X射线衍射（XRD）、Raman光谱（RS）、Fourier红外光谱（FT－IR）及透射电镜扫描附件（STEM）对在不同条件下沉积及不同温度退火处理的样品进行了结构分析，结果表明：氧气氛和衬底温度是决定薄膜结构和成分的主要参数，采用三斜相的WO3靶材，在100℃及20Pa氧压下沉积，经300℃以上退火处理，在Si（111）及ITO衬底上得到了三斜相的纳米晶WO3薄膜，随着氧压的减少，薄膜中氧缺位增多，采用ITO基片，氧20Pa，经300℃热处理的薄膜，呈多晶态，晶粒分布均匀，晶粒平均尺寸为20－30nm，经400℃热处理的薄膜，呈多晶态，晶界明显，晶粒分布呈开放型多孔结构，晶粒平均尺寸30－50nm，这一典型的结构有利于离子的注入和抽出。     

晶化温度对硅灰微晶玻璃性能的影响

为响应国家对固体废弃物资源循环利用的号召,坚持以绿色发展为理念,本文以高硅废微硅粉为主要原料,采用整体析晶法制备了CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,采用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法表征了微晶玻璃的晶相种类和显微形貌,并测试了其理化性能。研究表明,在900℃下核化2 h并在1 150℃晶化2 h后,可制备出以钙长石为主晶相的微晶玻璃,当晶化温度继续升高至1 200℃后,微晶玻璃中出现少量气泡,内部出现缺陷,从而导致析晶效果和理化性能下降。该方法制备出的微晶玻璃具有优良的机械性能,抗折强度为93.58 MPa,维氏硬度为845.62 HV_0.5,体积密度为2.88 g/cm³。     

在大晶格失配的MgO衬底上生长SrNb_(0.2)Ti_(0.8)O_3薄膜

采用脉冲激光沉积技术(PLD),在MgO单晶平衬底上制备了SrNb0.2Ti0.8O3(SNTO)薄膜,两者的失配度约为5.7%。X射线衍射分析表明:在沉积温度为850℃,沉积氧压为50 Pa,沉积速度为2Hz/s的情况下,薄膜可以近外延的生长;实验还发现,随着退火氧压的减小,薄膜的电阻减小,(002)特征峰的强度也随之变弱,至1×10-3Pa时,薄膜的(002)特征峰消失。从而摸索出在MgO衬底上制备SNTO导电薄膜的最佳条件。     

硅锰渣一步法制备微晶铸石的热处理工艺及性能

硅锰渣是硅锰合金生产中产生的主要固废,对环境产生巨大威胁,现行处理工艺消纳能力有限,亟需探索新的处置方法。以硅锰渣为原料、不外加成核剂,采用Petrurgic烧成法制备硅锰渣微晶铸石,讨论了晶化温度、晶化时间对成品物相组成及性能的影响规律,从而得到最佳热处理制度。结果表明：将热熔渣冷却至950℃保温60 min和760℃退火处理,能够制备出性能优良的微晶铸石。所得微晶铸石结构致密,析出的晶相主要为辉石族矿物,包括透辉石和铝透辉石,其次是钙长石和硅灰石,具有较好的综合性能,其体积密度可达3.11×10³ kg·m^–3,显微硬度达8.77×10³ MPa,抗折强度和抗压强度分别为86 MPa和222.9 MPa。