溶胶-凝胶法制备掺铌的SrTiO_3薄膜

采用溶胶 -凝胶法 ,用醋酸锶、钛酸丁酯、乙醇铌作为前驱体 ,用旋涂法制备掺铌钛酸锶多晶薄膜。用醋酸作为醋酸锶溶剂 ,并用丙三醇作为辅助溶剂 ,溶胶浓度及黏度均可在较大范围内调节。经 6 0 0℃热处理后薄膜转化为钙钛矿结构 ,扫描俄歇电子显微镜所做表面形貌与元素分析表明薄膜均匀、无裂纹、表面光滑、晶粒细小。     

溶胶–凝胶法制备BST薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶–凝胶(sol-gel)工艺配制了(Ba0.65,Sr0.35)TiO3(BST)溶胶。利用旋转涂覆工艺将BST溶胶涂覆在SiO2/Si衬底上,在不同的热处理条件下制备出BST薄膜。XRD分析结果表明:制得的BST薄膜形成了单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明,BST薄膜表面平整致密,无裂纹。表面均方根粗糙度为3~6nm,晶粒大小分布均匀,直径约为40~100nm。随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大。     

纳米金刚石薄膜的光学性能研究

用热丝化学气相(HFCVD)法在硅衬底上制备了表面光滑、晶粒致密均匀的纳米金刚石薄膜,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌和粗糙度,拉曼光谱表征膜层结构,紫外-可见光分光光度计测量其光透过率,并用椭圆偏振仪测试、建模、拟合获得了表征薄膜光学性质的n,k值.结果表明薄膜的晶粒尺寸在100nm以下,表面粗糙度仅为21nm;厚度为3.26(m薄膜在632.8nm波长处的透过率为25%,1100nm波长处达到50%.采用直接光跃迁机制估算得到纳米金刚石薄膜的光学能隙(Eg)为4.3 eV.     

铜薄膜的直流磁控溅射制备与表征

根据薄膜的形成机理,用直流磁控溅射方法制备出了表面结构平滑、致密的Cu薄膜.实验中,采用纯度＞99.9%的铜靶,工作气压保持在2.7 Pa不变,玻璃衬底温度随环境温度变化.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了薄膜的织构、晶粒尺寸和表面形貌.结果表明,随着溅射功率增大,薄膜织构减弱;溅射功率增大和溅射时间增加均可使薄膜的晶粒尺寸增大,在溅射功率≤100 W时获得的薄膜晶粒细小,有裂纹缺陷;溅射功率为150 W,溅射时间为30 min时,薄膜表面结构平滑、致密,晶粒尺寸相对较大.须进一步改进工艺参数,如衬底温度等,从而制备出表面结构平滑、致密、晶粒细小的薄膜.     

浓度对Sol-Gel法制备BST薄膜结晶及介电性能的影响

以醋酸锶、醋酸钡和钛酸四丁酯为前驱体原料,配制了不同浓度(0.05mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L)的Ba0.65Sr0.35TiO3溶胶,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)和旋涂工艺,成功制备了BST薄膜.采用XRD、SEM和阻抗分析仪研究分析了前驱液浓度对BST薄膜的结晶、微观形貌和性能的影响.结果表明,在相同热处理温度下,随着前驱液浓度增加,薄膜的结晶程度、晶粒生长情况和介电常数依次提高,介电损耗降低.浓度为0.5mol/l的溶胶形成的薄膜的结晶程度较好;晶粒发育完善,晶粒与晶粒之间比较紧密,表面光滑致密无裂纹,颗粒尺寸约为60nm～80nm;且其介电性能最佳.     

掺Rb纳米晶DyIG磁光薄膜研究

用热分解法制备的Bi，Al替DyIG磁光薄膜虽然是纳米晶，但由于其晶界分布不均匀、晶粒较大且均匀性差，当用于磁光记录时，晶界将产生较大的噪音。而掺Rb的Bi，Al替DyIG磁光薄膜不仅可以降低晶化温度，而且晶粒明显细化，最大晶粒尺寸从100nm下降到50nm左右，平均晶粒尺寸下降为30nm左右。并且晶粒的均匀性明显改善，掺入的Rb以Rb2O固溶体的形式存在于磁光薄膜表面，填补了薄膜表面的凹凸不平，使薄膜表面反射率增加，信噪比增大。因此掺Rb可使纳米晶Bi，Al替DyIG磁光薄膜的性能大大提高。     

层状钙钛矿型Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜在LaNiO_3/Si上取向生长的TEM研究

用溶胶-凝胶工艺在披覆了LaNiO3底电极的(100)Si衬底上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜.X射线衍射结果显示,LaNiO3层呈(110)择优取向,BNdT薄膜呈c轴和a/b轴混合择优取向.透射电镜观察表明,LaNiO3电极层和BNdT薄膜厚度分别约为180 nm和320 nm.BNdT薄膜分为上下两层,厚约100 nm的底层以薄片状c轴择优取向晶粒为主,在顶层许多柱状晶粒为a/b轴择优取向.讨论了BNdT薄膜在(110)LaNiO3电极上的择优取向生长机制.     

磁控溅射Cu膜的表面形貌演化研究

采用磁控溅射工艺在单晶Si<111>衬底上制备300 nm厚的Cu膜,用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,研究工艺参数对Cu膜表面形貌的影响.结果表明:随着沉积温度、溅射功率及偏压的变化,Cu膜表面粗糙度历经了不同的演化过程.沉积粒子的扩散和晶粒生长之间的竞争决定了薄膜表面演化.     

高度取向ZnO薄膜的介电和光波导特性研究

用溶胶凝胶法在不同的基片上制备了具有高度 ｃ 轴即（００２）取向的 Ｚｎ Ｏ 薄膜,研究了溶剂、稳定剂等对合成的先体溶液的影响。对薄膜的 Ｘ Ｒ Ｄ 分析表明随热处理温度的增加,ｃ 轴取向度增大,并且薄膜的晶粒尺寸在 ３００ ° Ｃ～５００ ° Ｃ 范围内增幅较大。用端面耦合的方法测量了制备在 Ｓｉ Ｏ２／ Ｓｉ（１１１）基片上薄膜的波导损耗,即随热处理温度的增加,波导损耗增大,主要来源于 Ｚｎ Ｏ 薄膜与 Ｓｉ Ｏ２ 的界面及晶粒的散射。制备在 Ｐｔ／ Ｓｉ Ｏ２／ Ｓｉ（１１１）基片上薄膜的相对介电常数为 ７～１３,电阻率则为 １．７×１０４ Ω·ｃｍ ～９．８×１０５ Ω·ｃｍ 。     

二氧化钒薄膜制备及其热致变发射率特性研究

通过溶胶-凝胶和真空热处理工艺在石英基底上制备了二氧化钒薄膜,对制备出的薄膜进行了X射线衍射及X射线光电子能谱分析,结果表明所制备出的薄膜价态单一,纯度较高,薄膜为多晶态,晶粒尺寸约为27 nm.利用红外热像仪拍摄了薄膜在不同温度下的红外热图并计算了发射率,结果表明二氧化钒薄膜7.5～14 μm波段发射率在相变时发生突变,突变量可达0.6,具有优异的热致变发射率性能,在红外自适应伪装等领域应用前景广阔.     

Pr3+掺杂SrTiO3薄膜的聚合物前驱体法制备及发光性能

采用聚合物前驱体法,在LaNiO<,3>/si(100)衬底上低温制备了Pr<,3+>掺杂SrTiO<,3>薄膜.用XRD,AFM、PL手段分析了薄膜的晶体结构、表面形貌与发光性能.结果显示,退火温度决定SrTiO<,3>薄膜的晶粒大小和表面形貌,在600℃退火2 h获得的薄膜表面均匀、无裂痕,晶粒大小约为60 nm,...     

Sol-gel法制备SrTiO_3薄膜的电阻开关性能研究

采用sol-gel法制作了28nm厚的SrTiO3薄膜和Au/SrTiO3/LaNiO3/Si(100)三明治结构的器件,并研究其物理性能。结果显示:室温下,用直流电压可以使薄膜的电阻在高低阻态间进行转换。最大的电阻变化率约为10309。对I-V特性的分析,发现在高阻态时,有空间电荷限制电流机制(SCLC)和肖特基势垒导电机制存在。应用在高场区有非对称电子陷阱中心的空间电荷限制电流理论,解释了这种电阻开关现象。     

BaTiO3铁电纳米膜制备及物性和微结构表征

采用脉冲激光淀积法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上（膜版孔径平均尺寸20nm,内生长Pt纳米线作为底电极一部分）制备了BaTiO3铁电纳米膜,并对其物性（铁电和介电性能）和微结构进行了表征。结果表明厚度170nm BaTiO3铁电膜的介电常数,随着测量频率的增加（103Hz至106Hz）,从400缓慢下降到350;介电损耗在低频区域（103～105Hz）从0.029缓慢增加到0.036,而在高频率区域（〉105Hz）后,则迅速增加到0.07。这是由于BaTiO3铁电薄膜的介电驰豫极化引起的。电滞回线测量结果表明,该薄膜的剩余极化强度为17μC/cm2,矫顽场强为175kV/cm。剖面扫描透射电子显微镜（STEM）图像表明,BaTiO3纳米铁电薄膜与底电极Pt纳米线直接相连接,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。选区电子衍射图和高分辨电子显微像均表明BaTiO3铁电薄膜具有钙钛矿型结构。在BaTiO3纳米铁电薄膜退火晶化处理后,部分Pt纳米线的再生长导致顶端出现分枝展宽现象。为了兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布和BaTiO3纳米薄膜结晶度,合适的退火温度是制备工艺过程的关键因素。     

热丝化学气相沉积法在CH4／H2混合气体中低温生长超薄纳米金刚石膜

用热丝化学气相沉积方法研究了低温(~550℃)和低反应气压(~7 Torr)下硅片上金刚石膜的成核和生长.成核过程中采用2.5%的CH4浓度,在经充分超声波预处理的硅片上获得了高达1.5×1011cm-2的成核密度.随CH4浓度的增加所成膜中的金刚石晶粒尺寸由亚微米转变到纳米级.成功合成了表面粗糙度小于4nm、超薄(厚度小于500nm)和晶粒尺寸小于50nm的纳米金刚石膜.膜与衬底结合牢固.膜从可见光至红外的光吸收系数小于2×104cm-1.用我们常规的HFCVD技术,在低温度和低压下可以生长出表面光滑超薄的纳米金刚石膜.     

Leakage current mechanisms of ultrathin high-κEr_2O_3 gate dielectric film

A series of high dielectric material Er_2O_3 thin films with different thicknesses were deposited on p-type Si (100) substrate by pulse laser deposition at different temperatures. Phase structures of the films were determined by means of X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Leakage current density was measured with an HP4142B semiconductor parameter analyzer. The XRD and HRTEM results reveal that Er_2O_3 thin films deposited below 400 ℃ are amorphous, while films deposited from 400 to 840 ℃ are well crystallized with (111)-preferential crystallographic orientation. I-V curves show that, for ultrathin crystalline Er_2O_3 films, the leakage current density increases by almost one order of magnitude from 6.20 × 10~(-5) to 6.56×10~(-4) A/cm~2, when the film thickness decreases by only 1.9 nm from 5.7 to 3.8 nm. However the leakage current density of ultrathin amorphous Er_2O_3 films with a thickness of 3.8 nm is only 1.73×10~(-5) A/cm~2. Finally, analysis of leakage current density showed that leakage of ultrathin Er_2O_3 films at high field is mainly caused by Fowler-Nordheim tunneling, and the large leakage of ultrathin crystalline Er_2O_3 films could arise from impurity defects at the grain boundary.     

PECVD法制备类金刚石薄膜结构和表面形貌分析

以CH4为碳源,Ar气为载气,采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在硅(100)衬底上制备了类金刚石(DLC)薄膜。利用拉曼(Raman)光谱仪与原子力显微镜(AFM)对其结构与表面形貌进行了表征。结果表明:所制备的DLC薄膜是含sp3和sp2混合键的非晶态碳膜,其表面均匀、光滑、致密;且随着射频功率的提高,薄膜的平均晶粒直径由8.0nm降为4.2nm,粗糙度由2.2nm减为0.9nm。     

La0.9Sr0.1MnO3/Si体系界面的电子显微学研究

本文利用透射电子显微术,研究了通过激光分子束外延方法在Si基体上生长的La0.9Sr0.1MnO3功能薄膜的显微结构特征及界面处的微区成分分布规律.结果表明,在Si基体上生长的La0.9Sr0.1MnO3薄膜由单相多晶体构成.这些多晶体颗粒以柱状结构生长,柱状晶垂直于界面并一直贯穿整个LSMO薄膜.La0.9Sr0.1MnO3薄膜具有正交点阵结构,其颗粒大小为10 nm～20 nm.在LSMO/Si的界面处发现了由化学反应引起的两个纳米尺度的非晶层.     

EA-HFCVD 沉积纳米金刚石膜的光致发光分析

采用电子辅助-热丝化学气相沉积法(EA-HFCVD)在硅片上沉积出晶粒尺寸为30nm的均匀金刚石膜。生长过程中,预先加6A偏流生长1h,然后在0.8kPa条件下,无偏流生长3h。光致发光谱中存在4个发光中心分别位于1.682eV,1,564eV,1,518eV和1.512eV的发光峰。1.682eV处发光峰源于衬底硅原子掺杂于膜中引起的缺陷;其他发光峰源于金刚石晶格振动声子。光致发光强度越大对应的缺陷密度越大,从而降低了场发射域值电场强度,其关键可能源于金刚石膜电导型晶界。     

Observation of Metal-Layer Stress on Si Nanowires in Gate-All-Around High- κ/Metal-Gate Device Structures

This letter reports, for the first time, the observation of mechanical stress from metal-gate layer on the Si nanowires formed by the top-down scheme. High-kappa (HfO2 ~ 5 nm) and metal-gate (TaN ~ 100 nm) are evaluated on Si nanowires having ~5-7 nm diameter. While no significant mechanical effect is observed after high-kappa deposition, the TaN metal layer is found to viciously stretch and twist the straight wires. The wire lengths increase significantly (~3%), which suggests that the Si nanowires are subjected to large tensile strain ( > 4 GPa), assuming that the wires obey Hooke's law with Young's modulus ~150 GPa for bulk Si. Interestingly, the twisted nanowires maintained their physical continuity, as demonstrated by the excellent performance of the fully functional gate-all-around MOSFETs fabricated with the wires as channels.