自截止腐蚀制备Si平面薄膜中的B杂质分析

以重掺杂自截止腐蚀工艺制备的厚度为3～4 μm的自支撑Si平面薄膜已在X光激光和惯性约束聚变分解实验中得到应用.制备过程中,重掺杂B杂质的引入会对获得的Si平面薄膜的应用带来影响.本工作研究采用次级离子质谱(SIMS)测量Si平面薄膜中B杂质的浓度分布,结合在软X光波段下同步辐射直接测得的Si薄膜的透过率结果,分析B等杂质对Si平面薄膜性能的影响.     

激光印痕研究中的硅平面薄膜和刻蚀膜

研制了用于激光印痕研究的Si平面薄膜和刻蚀膜。膜制备的主要工艺采用氧化、扩散、光刻等现代半导体技术,并结合自截止腐蚀技术。Si平面膜厚度为3～4μm,表面粗糙度为几十nm。采用离子束刻蚀工艺,在Si膜表面引入25μm×25μm的网格图形或线宽为5μm的条状图形,获得了相应图形的Si刻蚀膜。探讨了扩散、氧化、腐蚀工艺对自支撑Si平面薄膜的表面粗糙度的影响,研究了离子束刻蚀参数对刻蚀图形形貌的影响。     

SR-XRD和EXAFS研究Mn掺杂ZnO薄膜的微观结构

用射频磁控溅射技术在蓝宝石衬底上制备了一组不同衬底温度的Mn掺杂ZnO薄膜。质子激发X射线荧光(PIXE)测量表明,薄膜中仅有含量为5 at.%的Mn,未见其它磁性杂质元素(如Fe、Co、Ni等)。同步辐射X射线衍射(SR-XRD)表明,这些Mn掺杂ZnO薄膜具有纤锌矿ZnO结构。SR-XRD和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)分析显示,薄膜中未发现Mn团簇或MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4等二次相,Mn原子是通过替代Zn原子而进入了ZnO晶格。     

核辐射探测器金刚石膜制备技术研究

根据核辐射探测器的要求,研究了不同处理方式下的基片对金刚石膜质量的影响以及气源中不同甲烷浓度对金刚石膜质量的影响。采用微波等离子体化学气相沉积法在Si(100)基片上制备出了金刚石薄膜,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射和激光Raman光谱分别对金刚石膜的表面及截面形貌、晶体取向和纯度进行分析。实验结果表明:用金刚石粉研磨基片有利于金刚石膜沉积;甲烷浓度过高或过低都不利于制备高质量的金刚石膜;当CH4/H2为1.4/400时制备的金刚石薄膜(111)晶面择优取向最好。根据研究所获得的对金刚石薄膜质量影响规律,制备了达到辐射探测器质量要求的金刚石膜。     

ICF分解实验中的平面调制靶和薄膜靶的研制

本工作研制了用于惯性约束聚变ICF分解实验模拟聚变靶丸表面粗糙度和驱动激光空间不均匀性对R—T不稳定性作用的平面调制靶和平面薄膜靶。以激光干涉法结合图形转移工艺获得波长20～100μm、振幅0．0～4．0μm的正弦调制图形的模板,再将调制图形转移至溴代聚苯乙烯薄膜表面,制备出ICF实验用溴代聚苯乙烯平面调制箔靶;以半导体工艺结合自截止腐蚀工艺制得厚度4μm左右的自支撑Si平面薄膜靶。Si膜的表面粗糙度为几十纳米。对所研制的两种靶型的参数进行了测量。     

同步辐射X射线反射技术及其在测量δ掺杂晶体中原子表层深度分布的应用

X射线低角反射实验技术是测定固体材料表层中杂质原子深度分布的有效手段。利用同步辐射X射线反射技术和近年来发展的由反射实验数据逆向求解原子深度分布的分层逼近法，研究了不同温度下分子束外延生长的δ掺杂（Sb)Si晶体样品，成功地测量了样品中几个纳米范围内的Sb原子深度分布，所得结果表明，300℃以下是用分子束外延方法在Si晶体中生长Sb原子δ掺杂结构的合适温度。     

中频磁控溅射制备AlN薄膜

设计了一套阳极层离子源辅助中频磁控溅射装置,并在Si(111)衬底上沉积AlN薄膜。用X射线衍射、原子力显微镜和扫描电镜分析了AlN薄膜的结构、形貌和成分。在优化的实验条件下制备的AlN薄膜具有较强的(002)衍射峰,其半高宽为612–648弧秒。气体流量、衬底偏压、离子源等对薄膜结构有明显影响。     

中频磁控溅射制备AIN薄膜

设计了-套阳极层离子源辅助中频磁控溅射装置,并在Si(111)衬底上沉积AIN薄膜.用X射线衍射、原子力显微镜和扫描电镜分析了AIN薄膜的结构、形貌和成分.在优化的实验条件下制备的AIN薄膜具有较强的(002)衍射峰,其半高宽为612-648弧秒.气体流量、衬底偏压、离子源等对薄膜结构有明显影响.     

高质量类金刚石薄膜的制备与性能分析

采用直流/射频耦合磁控溅射法在Si(100)衬底上成功制备出类金刚石(DLC)薄膜。利用Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪表征不同射频功率下所制备薄膜的化学结构,讨论射频功率对薄膜化学结构的影响。采用X射线小角反射法表征薄膜的质量密度,利用曲率弯曲法表征薄膜的残余内应力,采用扫描电镜和原子力显微镜表征所制备薄膜的表面形貌与粗糙度。研究表明:薄膜中sp3键的含量随着射频功率的增加而呈现出先增大后减小的趋势,且在射频功率为40 W时达到最大值45.6%。随着射频功率的增加,薄膜的表面粗糙度呈现出先减小后增大的趋势,当射频功率为40 W时薄膜的表面粗糙度最小,为1.6 nm。直流/射频耦合磁控溅射法在不同射频功率下制备出的薄膜,其内应力均低于1.0 GPa,薄膜质量密度的变化范围为2.26~2.44 g/cm~3,有望成功制备出内应力低、密度高的高质量DLC薄膜。     

非晶Fe-Zr-B薄膜穆斯堡尔谱学研究

用X射线衍射分析、X射线光电子能谱(XPS)和穆斯堡尔谱学研究了直流磁控溅射法制备的Fe-Zr-B薄膜。X射线衍射分析结果表明制备态的薄膜是非晶的;X射线光电子能谱(XPS)结果表明样品表面氧化较明显,深层部分Fe, Zr, B结合占主导地位;穆斯堡尔谱学结果表明薄膜中Fe原子周围Zr、B原子的存在使Fe原子核内场值有所下降并导致超精细场分布P(H)出现双峰结构,薄膜中存在两种不同的局域微结构。