沉积功率对多晶硅薄膜结构和光学性质的影响

采用等离子体化学汽相沉积(PECVD)方法在普通玻璃衬底上制备出多晶硅薄膜.研究了在不同沉积功率下的薄膜的沉积速率、晶相结构、吸收系数和光学禁带宽度.实验结果表明,沉积功率为140 W时薄膜沉积速率最大,达到7.8 nm/min.沉积功率为30 W多晶硅薄膜的晶粒较大,平均尺寸200 nm左右.沉积功率为100 W薄膜有较高结晶度,晶化率达到68%.薄膜样品在波长为500 nm的光吸收系数达到6×104 cm-1,在不同功率下样品的光学禁带宽度在1.70-1.85 eV之间变化.     

非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征

在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H2/SiH4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500 nm处吸收系数高达8.5×104cm-1,光学禁带宽度在1.60—1.78 eV之间变化。     

PECVD法制备碳化硅薄膜的减反射性能研究

利用正交实验方法,探讨PECVD法制备碳化硅薄膜沉积参数变化对其减反射性能的影响,并进一步研究不同沉积参数对薄膜沉积速率和折射率的影响规律。结果表明,沉积参数中衬底温度是影响碳化硅薄膜减反射性能的主要因素;薄膜的生长速率随着衬底温度和硅烷与甲烷流量比的升高而降低,并且薄膜的折射率随衬底温度的升高而增大,但气体流量比对折射率的影响不大。     

离子束辅助沉积TiO2薄膜近红外光学特性分析

二氧化钛(TiO2)作为一种常用的薄膜材料,对其近红外波段光学特性的研究很少.利用正交试验法,采用椭圆仪对TiO2薄膜近红外波段的光学特性进行了研究.着重研究了薄膜沉积速率、基片烘烤温度和氧气分压等因素对TiO2薄膜近红外波段的折射率和消光系数的影响.实验结果表明,对TiO2薄膜折射率影响最大的两种因素是薄膜沉积速率和烘烤温度.随着沉积速率的增加,薄膜折射率先增加后减小,最佳沉积速率为0.4 nm/s左右;随着基片温度的增加,薄膜折射率从2.15增加到2.23左右;氧气分压也是影响薄膜折射率的主要因素之一,结果表明氧气流量为4.0 sccm(工作真空度1.4×10-2 Pa)时折射率最大.该研究为扩宽TiO2薄膜在近红外波段的应用提供了依据.     

直流磁过滤电弧源沉积氧化钛薄膜的光学特性

为了探索电弧源离子镀技术制备的氧化钛薄膜的透射率、消光系数和折射率,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃基底上制备了氧化钛薄膜,通过分光光度计和椭偏仪对薄膜的透射率、折射率和消光系数等光学特性和沉积速率进行分析研究.研究结果表明：波长在400～700nm之间,氧化钛薄膜的折射率为2.3389～2.1189;消光系数在10-3数量级上,消光系数小,薄膜吸收小,薄膜峰值透射率接近K9基底的透射率;沉积时间30min,薄膜的厚度是678.2nm,电弧源离子镀技术沉积氧化钛薄膜的平均速率为22.6nm/min.     

磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

离子束辅助沉积非晶硅薄膜红外光学特性研究

为了得到非晶硅（a-Si）薄膜红外光学常数与工艺参数之间的关系,采用Ar离子束辅助电子束热蒸发技术制备a-Si薄膜,并利用椭偏仪和分光光度计测量了薄膜的光学常数,分析了薄膜沉积速率、基底温度和工作真空度对a-Si薄膜折射率和消光系数的影响.实验结果表明：影响a-Si薄膜光学常数的主要工艺因素是沉积速率和基底温度,工作真空度的影响最小.当沉积速率和基底温度升高时,薄膜的折射率先增大后减小;当工作真空度升高时,薄膜的折射率增大.在波长1~5μm之间,a-Si薄膜的折射率变化范围为2.47~3.28.     

甲烷流量对类金刚石薄膜氢含量和性能的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法,固定甲烷气压为1.33Pa,变化甲烷流量30～100sccm在玻璃上制备了一系列类金刚石(DLC)薄膜,采用残余气体分析仪、拉曼光谱和椭偏仪测试手段分别研究了甲烷等离子体中氢分压的变化、DLC膜中的氢含量和DLC膜的光学性能,采用摩擦磨损仪研究了DLC膜的耐摩擦性能。结果表明,随甲烷流量的增大,甲烷等离子体中的氢分压和DLC膜中的氢含量减小,光学带隙从1.77eV减小到1.65eV。在300～2 500nm的波长范围内折射率随流量的增大而增大,中心波长550nm的折射率从2.11增加到2.15。普通玻璃的摩擦系数约为1.2,而镀有DLC膜的玻璃的摩擦系数下降到0.4,甲烷流量为60sccm时制备的DLC膜耐磨性最佳。     

PECVD工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响

为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo-sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH4和N2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.     

磁控反应溅射沉积AlN薄膜的制备工艺

采用反应磁控溅射的技术,利用高纯氮气和氩气混合气体在K9玻璃基片上沉积了AlN薄膜.通过正交实验,分析了工艺参数与沉积速率的关系.研究了氮气浓度对透过率的影响.实验结果表明:在各工艺参数中靶功率对沉积速率影响最大,靶功率为1.0 kW,氮气浓度控制在25%～35%时薄膜的性能良好,沉积速率为39 nm/min,薄膜在可见光区域平均透过率为90%.该薄膜可以广泛用于光学薄膜和压电薄膜材料.     

利用同质缓冲层溅射生长c轴择优取向氮化铝薄膜

采用射频反应磁控溅射技术，利用低温低功率下生长的氮化铝（AlN）作为缓冲层，在铟锡复合氧化物（ITO）玻璃衬底上制备出具有良好c轴择优取向的多晶AlN薄膜.采用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）研究了缓冲层对薄膜结晶特性和表面形貌的影响.结果表明，该缓冲层在提高AlN薄膜结晶质量的同时，薄膜的表面粗糙度由19.1 nm减小到2.5 nm，使薄膜表面更为平滑、致密.剖面扫描电子显微镜（SEM）照片显示AlN晶粒呈高度一致的柱状生长体制.通过分析样品的透射光谱，计算得到AlN薄膜的折射率和消光系数分别为2.018 7和0.007 7.     

Fabrication and its characteristics of low-temperature polycrystalline silicon thin films

In order to reduce the cost of solar cells or flat-panel display, it is very important to synthesis poly-crystalline silicon films on low cost substrate such as glass at low temperature. In this work, electron cyclotron resonance (ECR) plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system was successfully applied to synthesize poly-Si thin-film on common glass substrate using H2 as the plasma source and SiH4 (Ar:SiH4=19:1) as the precursor gas at low temperature. Since the multicusp cav- ity-coupling ECR plasma source was adopted to provide active precursors, the growth temperature decreased to lower than 200℃. In the plasma, the electron temperatures kTe are ~2―3 eV and the ion temperatures kTi≤1 eV. This leads to non-remarkable ion impacts during the film deposition. The characteristic of poly-Si films was investigated. It was shown that the crystalline fraction Xc of the films can be up to 90% even deposit at room temperature, and the film was (220) preferably oriented. The growth behaviors of the film between the interface of glass and Si films were also discussed in detail.     

自聚焦透镜滤光膜的研制

针对光纤通信系统中自聚焦透镜滤光膜的工作要求,设计了用于激光波段808nm的窄带滤光片,要求808nm处的透射率不小于90%,半峰值宽度为10nm。选取了激光损伤阈值较高的Ta2O5和SiO2作为高低折射率材料,借助膜系设计软件设计膜系。采用电子束真空镀膜的方法,同时加以离子辅助沉积,调整镀膜工艺参数,改进膜厚控制方法,提高了膜厚的控制精度,减少了中心波长的漂移量和膜层的吸收。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。     

沉积温度对ZnO薄膜结构形貌及光学性能的影响

以Zn(NO3)2·6H2O为前驱体,采用超声喷雾热解法在玻璃衬底上沉积了ZnO薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外光谱仪(UVS)等对所得ZnO薄膜进行表征,研究了沉积温度对ZnO薄膜的结构、微观形貌及光学性能的影响。结果表明,沉积温度为500℃时所制备的薄膜质量最佳,形成的是六角纤锌矿ZnO结构,且薄膜沿(002)晶面择优取向生长显著,薄膜表面光滑致密,晶粒细小均匀,尺寸在50~60nm。薄膜表现出良好的光学性能,可见光透过率可达87%。     

Optical and electrical properties of hydrogenated silicon oxide thin films deposited by PECVD

In this work, n-type amorphous silicon oxide thin films were deposited by RF-PECVD method using a gas mixture of SiH4, CO2, H2, and PHy The deposition rate, refractive index, band gap, crystalline volume fraction, and conductivity of the silicon oxide thin films were determined and analyzed. The film with refractive index of 1.99, band gap of 2.6eV and conductivity of 10-7 S/cm was obtained, which was suitable for the intermediate reflector layer.     

星形微波等离子体化学气相沉积装置上类金刚石薄膜的制备

以甲烷、氢气和氧气为反应气体,分别在镜面抛光的单晶硅片和石英玻璃基片上制备了类金刚石薄膜,并用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅立叶红外透射光谱仪等测试方法对薄膜的表面形貌、质量和光学性能进行了表征;通过对类金刚石（DLC）薄膜制备过程中碳源浓度、基片温度等参数的研究,掌握了工艺参数对薄膜性能的影响规律,并在此基础上成功地对薄膜的沉积工艺进行了优化.结果表明,当反应气体中的流量配比为甲烷∶氢气∶氧气=10∶100∶1,腔体压力和基片温度分别为0.5 kPa和400℃,制备出的DLC薄膜表面光滑平整,薄膜中的纳米金刚石特征峰明显,在石英玻璃上沉积的DLC薄膜在3 000～4 000 cm-1波数区间透光率超过80％,达到了光学应用要求.     

Correlations between the Optical Properties and the Microstructure of TiO2 Thin Films Prepared by Reactive Electron-beam Evaporation

High refractive index TiO₂ thin films were deposited on BK7 glass by reactive electron—beam (REB) evaporation at pressure of 2×10⁻² Pa, deposition rate of 0.2 nm/s and at various substrate temperatures from 120°C to 300°C. The refractive index and the thickness of the films were measured by visible spectroscopic ellipsometry (SE) and determined from transmission spectra. Optical properties and structure features were characterized by UV-VIS, SEM and XRD, respectively. The measurement and analysis on transmission spectra of all samples show that with the substrate temperature increasing from 120°C to 300°C, the refractive indices of thin films increase from 1.7 to 2.1 and the films after heat treatment have higher refractive indices due to its crystallizing. The XRD analysis results indicate that the structure of TiO₂ thin films deposited on BK7 glass at substrate temperatures of 120°C, 200°C and 300°C is amorphous, after post-annealing under air condition at 400°C for 1 hour, the amorphous structure is crystallized, the crystal phase is of 100% anatase with strong preferred orientation (004) and the grain size of crystalline is within 3.6–8.1 nm, which is consistent with results from SEM observation. WANG Xue-hua: Born in 1976. Funded by the Youth Project Foundation of Hubei Provincial Education Department (No. 2003B00)