氧脉冲磁控溅射法制备多晶TiO2薄膜

利用一种改进的溅射方法在载波片上制备了多晶TiO2薄膜。由于该法在溅射过程中氧气控制得像脉冲一样,所以称之为氧脉冲直流磁控反应溅射。它能有效的减轻靶中毒,样品沉积速率达到传统反应溅射法的7倍左右。分别利用椭圆偏振测厚仪、X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜研究了沉积时间、氧分压以及氧气开关时间对沉积速率、晶体结构和表面形貌的影响。研究结果显示,在氧分压为30％,断氧时间Toff=30s和20s下制备的样品具有最好的金红石相或锐钛矿相单一晶体结构,并且在Toff=30s时,具有最佳的表面形貌。此外,在较高沉积速率和较低氧分压下,样品更趋向于生成金红石相。利用范德堡法研究了样品的电阻率,在氧分压为30％,Toff=30s和50％,Toff=40s下制备的样品的电阻率为10·cm左右。该样品适合进一步研究透明导电TiO2薄膜。     

磁控溅射制备AZO/Ag/AZO透明导电膜的性能研究

选择ZnO2与Al2O3质量比为97：3的靶材为溅射源,用射频磁控溅射法室温下在玻璃基底上沉积AZO／Ag／AZO薄膜,讨论了氧流量变化对薄膜透光率、方阻及表面形貌的影响并深入分析了机理。研究结果表明,氧流量变化会导致薄膜沉积厚度的变化,氧流量为4时薄膜沉积速率最快。沉积AZO时充入氧气会使整个膜系的透光率不随Ag层增厚明显降低,并且会使膜系的方阻降低。在最优氧流量为4L／min（标准状态下,下同）上下各沉积59nm的AZO与氧流量为0时沉积33nm银层相匹配的复合膜在可见光区（包括基底）的透光率达到90％,方阻为2．5Ω/□。     

脉冲频率对锆薄膜表面形貌和结构的影响

用脉冲激光气相沉积法在金属钼基底上制备锆薄膜,并用SEM,AFM,XRD等手段分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究了脉冲激光频率对薄膜表面形貌和晶体结构的影响。结果表明:随着激光脉冲频率的提高锆薄膜表面液滴数目增加,液滴尺寸增大,薄膜的沉积速率显著降低。薄膜表面的平均纳米颗粒尺寸,随着频率的提高呈现先增大后减小的规律。从XRD数据发现,较高的脉冲频率极大地促进了薄膜的结晶性生长;但是,频率变化对Zr薄膜晶体结构、晶面择优生长的影响并不明显,薄膜呈现典型的hcp结构且不随频率的变化改变。     

氧离子能量对离子束辅助沉积Al2O3薄膜的结构及光学性能的影响

利用氧离子束辅助脉冲反应磁控溅射技术在聚酰亚胺基底上沉积Al2O3薄膜。这项技术在溅射高纯铝靶材的同时利用低能氧离子进行氧化来控制薄膜的化学配比。研究了薄膜沉积过程中离子束辅助的作用以及离子束放电电压对Al2O3薄膜的化学成分、结构、表面形貌、光学性能以及沉积速率的影响。结果发现,离子束放电电压对薄膜的化学成分具有显著影响,当电压增加到200 V,薄膜已基本达到完全化学计量比且薄膜为非晶结构;薄膜表面粗糙度随着离子束放电电压的增加而减小,当电压达到300V时,薄膜具有最小的表面粗糙度;通过对Al2O3薄膜透射谱的测量,分析薄膜的光学特性,获得了薄膜的光学常数随离子束放电电压的变化规律,发现氧离子束辅助沉积的薄膜具有较高的折射系数和较低的消光系数;另外,薄膜的沉积速率在电压增加到300V时达到最大值70 nm/min,是未采用离子束辅助时沉积速率的5倍。     

脉冲电沉积法制备Al基Pb—WC—Ce02复合惰性阳极

为了制备性能优良的Al基Pb—WC—CeO：惰性阳极材料,考察了WC、CeO：颗粒浓度对阴极极化的影响,正向脉冲参数、温度和搅拌对沉积速率以及复合镀层表面形貌的影响,并研究了其在锌电解液中的耐蚀性能,确定了脉冲电沉积制备Al基Pb-WC-C02复合镀层的最佳工艺条件：基础镀铅液中添加40g／LWC（粒径1斗m）,30g／LCe02（粒径20～30nm）,0．5一1．0g／L十六烷基三甲基溴化铵（CTAB-CDS）,正向占空比30％,正向脉冲工作时间400ms,正向脉冲平均电流密度0．8A／dm。,温度40℃,搅拌速度300r／min。结果表明：所获镀层在锌电解液中较纯铅和Pb．WC镀层有较好的耐蚀性;脉冲镀层比直流镀层表面颗粒排列更平整、有序、致密,粒度较大,基质金属对颗粒的包覆程度更好,有更好的耐蚀性。     

沉积速率对EB-PVD Ni-Cr薄膜表面形貌的影响

采用动态蒙特卡罗(KMC)方法模拟电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备Ni-Cr合金薄膜过程中沉积速率与薄膜微观结构之间的关系,并用分维理论研究薄膜表面形貌.研究结果表明:对于基板温度为500K,入射角度为35°的情况,沉积速率＜5μm/min时,薄膜表面分维均＜2.04,表面光滑,而当沉积速率＞5μm/min时薄膜分维随沉积速率增大而增大,表面变得越来越粗糙,直到沉积速率升高到1000μm/min时,分维达到最大值2.31,表面非常粗糙,具有细致的皱褶和缺陷.分维与沉积速率间的关系说明低沉积速率有利于分维小、表面光滑薄膜的制备,而高沉积速率使薄膜分维增大、表面结构更加复杂.该研究结果与沉积速率对EB-PVD薄膜表面粗糙度影响的研究结果一致,表明分维也是评价薄膜表面形貌的途径.     

不同温度对原子层沉积掺铝氧化锌薄膜性能的影响

采用热原子层沉积(ALD)方法,在固定氧化锌与氧化铝沉积比例的情况下,研究了不同温度下在玻璃衬底上沉积的掺铝氧化锌薄膜性能的变化,特别是"ALD窗口"温度的影响。通过计算薄膜沉积速率,得到了薄膜沉积的"ALD窗口"温度范围为225~275℃,相应的沉积速率为0.214 nm/cycle。分析样品的表面形貌后发现,虽然反应的温度有所不同,但薄膜的微观结构均为密集堆积的纺缍体,它们的尺寸受到温度、晶体结构等因素的影响。结构分析表明,在"ALD窗口"温度范围内,所有沉积得到的样品均为(100)择优取向,并且结晶质量、晶粒尺寸以及(002)峰的相对强度均随着温度升高而增大。薄膜的光学透过率以及光学带隙没有随温度变化而表现出明显的变化,分别在80%(350~770 nm)和3.90 e V左右。薄膜的电导率和光学质量在"ALD窗口"内随温度增加而增长,直到300℃时达到最佳。     

脉冲供氧反应磁控溅射TiO2薄膜的结构和形貌研究

利用脉冲供氧反应磁控溅射制备了TiO2薄膜。分别用XRD和SEM研究了晶体结构和表面形貌。结果表明,当氧浓度高或Toff小,样品为锐钛矿结构,晶粒大小20～30nm;而当氧浓度低或Toff大,样品为金红石结构,晶粒大小10～15nm。应变分析表明,锐钛矿结构只存在压应变,大小0．044～0．211;而金红石存在压应变（大小0．021-0．398）或张应变（大小0．182～0．438）。氧浓度低（或Toff大）样品具有更平整的表面和更均一的晶粒大小。     

基于原子层沉积技术制备氧化钽薄膜及其特性研究

本工作以单晶硅为衬底,乙醇钽和水分别为钽源和氧源,研究原子层沉积技术制备氧化钽薄膜的工艺,考察了乙醇钽温度、衬底温度、脉冲时间等工艺条件对氧化钽薄膜的生长速率、粗糙度和表面形貌等特性的影响.通过椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜以及高分辨X射线光电子能谱测试分析表明,制备获得的氧化钽薄膜表面光滑,粗糙度小于1 nm,薄膜生长速率受工艺参数的影响较大,其中在乙醇钽源瓶温度170℃、脉冲时间0.1 s以及衬底温度200℃时,氧化钽的生长速率为0.253?/cycle.本工作基于原子层沉积高性能氧化钽薄膜的工艺研究,将对氧化钽薄膜在介质材料、存储介质以及光学涂层等领域的应用奠定基础.     

直流磁控溅射制备锐钛矿TiO_2薄膜生长速率的研究及其在多层膜制备中的应用

利用直流磁控溅射技术(DCMS)制备锐钛矿TiO_2薄膜,研究了工艺参数中的衬底温度、压强和溅射功率对TiO_2薄膜的沉积速率的影响,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和椭圆偏振光测试仪表征了样品的表面形貌、结构和膜厚,实验结果表明:利用DMS制备薄膜为单一的的锐钛矿结构,表面组成颗粒均匀。随着沉积温度的增加,薄膜的沉积速率从100℃的2.16nm/min增加至400℃的4.03nm/min;压强增加,薄膜的沉积速率降低,0.75Pa、1.5Pa和3.0Pa条件下的沉积速率分别为4.48nm/min、3.18nm/min和2.42nm/min;溅射功率增加,沉积速率提高,100W、295W和443W对应的沉积速率分别为2.95nm/min、3.18nm/min和7.50nm/min。最后用TFC膜系设计软件在玻璃基底上设计了双层TiO_2薄膜,利用设计结果制备了薄膜,实验值和理论设计结果非常吻合。     

自持金刚石厚膜上沉积ZnO薄膜的研究

ZnO/金刚石结构的表面声学波滤波器的性能主要取决于沉积ZnO薄膜的质量.本文用金属有机化合物气相沉积两步生长法在自持化学气相沉积金刚石厚膜的成核面上制备了ZnO薄膜,并用X射线衍射谱,扫描电子显微镜和室温光荧光谱对薄膜质量进行了表征.结果表明得到的ZnO薄膜取向一致,表面较均匀,光学质量良好.     

通过氧化Cu膜制备Cu_2O薄膜

通过热蒸镀Cu膜并在空气中退火制备Cu2O薄膜,利用X射线衍射(XRD)、能量分散X射线谱(EDX)和原子力显微镜(AFM)研究了已沉积和不同温度退火薄膜的晶体结构、成份和表面形貌。结果表明,Cu膜在200℃退火30分钟可以得到具有单一成份的Cu2O薄膜。四探针测量得到所制备的Cu2O薄膜电阻率为0.22Ωcm。用紫外可见光分光光度计(UV-vis)研究了Cu2O薄膜的光学特性,得出其光学带隙为2.4eV。     

双层预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在玻璃基底上依次沉积了Mo、CuIn、CuGa薄膜,制备了CuInGa（CIG）双层预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu（In1-xGax）Se2（CIGS）吸收层薄膜,考察了CuGa层制备过程中工作气压的改变,对CIGS薄膜结构和形貌的影响。采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明,改变溅射制备CuGa层的工作气压,所获得的CIG双层预制膜均由Cu11In9、CuIn和CuGa组成。在溅射制备CuGa层的工作气压为1．0Pa的条件下所获得的CIG双层预制膜经过硒化后,获得的CIGS薄膜致密。采用不同结构的双层预制膜,在不同的硒化时间下制备的CIGS薄膜,均具有黄铜矿相结构,薄膜具有（112）面的择优取向。     

Physics of Thin Films

The formulae for the reflection of a periodic system of thin films (S-polarization) valid in the soft X-ray region, based on Ewald's dynamical theory of diffraction, are presented. Model caluclations for some mirrors are presented and the results compared with the classical (Fresnel) formulae.     

氮化镓薄膜的极性

极性纤锌矿结构GaN外薄膜生长时是沿着它的极性轴,主要是[0001]和[0001^1]方向的,而这两个极性方向对薄膜的生长,掺杂以及极性表面的化学特性有着不可忽略的影响,论述了GaN处延薄膜极性的检测和极性对薄膜生长的影响,同时回顾了与之相应的腐蚀,表面结构,晶体生长和器件的近期研究成果。     

锌膜退火氧化制备ZnO薄膜的单一紫光发射性能

通过锌膜在金属锌熔点以上的温度退火氧化的方法制备ZnO薄膜,研究了氧气压力对ZnO薄膜发光性能的影响.ZnO薄膜的室温光致发光谱是由发光中心在413nm～424nm处的单一紫光组成.随着氧气压力的增加,紫光的强度增加并且发光中心由424nm偏移到413nm.在低氧气压力下(50 Pa～500Pa),紫光的发射归因于电子从价带到锌间隙原子(Zni)之间的跃迁.在高氧气压力下(5000Pa～23000Pa),锌间隙原子(Zni)和锌空位(VZn)缺陷都和紫光发射有关.     

PdSe2半导体薄膜的真空硒化法制备研究

PdSe2薄膜主要通过机械剥离法和气相沉积法制得,本研究采用一种简单有效的可在SiO2/Si衬底上制备PdSe2薄膜的方法.通过高真空磁控溅射技术在SiO2/Si衬底上沉积一层Pd金属薄膜,将Pd金属薄膜与Se粉封在高真空的石英管中并在一定的温度下进行硒化,获得PdSe2薄膜.根据截面高分辨透射电镜(HRTEM)照片可...