高温超导薄膜微细图形制备工艺的研究进展

高温超导薄膜具有良好的物理性能,其微细图形在微电子器件中有非常广泛的应用.概述了高温超导薄膜微细图形的制备工艺及研究进展,重点介绍了高温超导薄膜微细图形制备方法中的光刻法、改性工艺、耐熔微掩膜制备法和Sol-gel法与化学修饰法相结合的基本原理、工艺特点及最新研究进展.首次把Sol-gel法与化学修饰法相结合制备薄膜的微细图形的工艺用于高温超导薄膜微细图形的制备中.     

Al_2O_3感光薄膜的制备及其微细图形化研究

提出一种利用感光溶胶-凝胶法结合紫外光刻技术制备Al2O3微细图形的方法。以Al(O-SecBu)3为前驱物,β-二酮类配体H(C10H12O2)为化学修饰剂,合成了稳定的、具有良好感光性的含Al金属螯合物,进而制备出相应的感光薄膜。研究了薄膜的紫外和红外光谱特性及其在紫外光辐照条件下的变化过程,结果表明金属螯合物薄膜在251,321和368nm处各存在较强的紫外吸收峰。随着紫外光照时间的增加,吸收峰下降,Al2O3/H薄膜表现出明显的感光特性。结合紫外光刻技术,可制备出不同形状尺寸的Al2O3微细图形,其最小线宽可达437nm。     

溶胶—凝胶法制备YBCO超导薄膜微细图形

以甲醇为溶剂,以醋酸铜、醋酸钇和醋酸钡为起始原料,二乙烯三胺、三氟乙酸、丙烯酸为添加剂,采用溶胶-凝胶法制备了具有紫外感光性的YBCO溶胶及其凝胶薄膜,其紫外吸收峰在250nm附近,对应于铜络合物的电子跃迁吸收,随着紫外光的照射,其峰值逐渐降低,凝胶在有机溶剂中的溶解性也发生变化,显示了凝胶薄膜的紫外感光性.基于这一特性,本文提出了一种YBCO 超导薄膜图形制备新方法,即利用凝胶薄膜自身的紫外感光性,使紫外光通过掩模照射薄膜,然后在甲醇中溶洗,进一步热处理,得到了YBCO超导薄膜图形.结果表明,图形化的YBCO薄膜具有较强的c轴取向,超导转变温度T_C达到92K.     

非晶ZrO2-SiO2系薄膜及微细图形的制备

采用溶胶－凝胶与化学修饰相结合的方法制备了ZrO2-SiO2系薄膜，研究了这种凝胶薄膜的FT－IR光谱特性及随紫外线照射时的变化，发现在1600－1400cm^-1之间有一些与含锆螯合物相关的峰，这些峰值随紫外线照射而减弱，表明这些螯合物发生分解，伴随着螯合物的分解，薄膜的乙醇中的溶解能力也发生变化，利用这特性，紫外光通过掩膜照射凝胶薄膜，用有机溶剂溶洗后，获得凝胶薄膜的微细图形，再进行热处理，消除薄膜中的有机物就可得到非晶质ZrO2-SiO2系薄膜的微细图形。     

感光性溶胶-凝胶法在功能薄膜微细图形与微阵列中制备中的应用

以硅为代表的半导体的微细加工技术已达到了亚微米甚至纳米级的水平,而沿用半导体微细加工技术的功能薄膜的微细加工则远达不到这样的水平,其主要原因之一是由于功能薄膜通常含有多种化学组元,各种元素的抗蚀能力不同,与硅半导体相比,微细图形制备具有更大的难度.本研究结合功能薄膜的特点,研究了感光溶胶-凝胶技术,在薄膜的制备过程中就考虑到薄膜的微细加工.这种方法充分利用了溶胶-凝胶法可精确调控薄膜成分、按照需要对薄膜的结构进行化学裁剪的特点,用化学修饰法赋予薄膜以感光特性,利用薄膜自身的感光特性制备微细图形,简化了薄膜微细图形制备流程,并可以获得具有亚微米级的功能薄膜阵列或二维格子,在光电子或微电子领域有重要应用前景.     

钇稳定氧化锆薄膜的制备及其微细加工

以甲醇为溶剂,硝酸氧锆、硝酸钇为前驱物,采用溶胶-凝胶方法,通过引入化学修饰剂乙酰丙酮(AcAcH),使乙酰丙酮和锆离子形成螯合物,得到了具有紫外光感光性的溶胶及其凝胶薄膜,提出了YSZ薄膜的微细图形加工新方法.UV-Vis.分光光度计的紫外光谱测试结果表明:乙酰丙酮与锆离子形成的螯合物在室温、可见光、大气环境下,可以存在于凝胶薄膜中,并具有较好的热稳定性和光化学稳定性,其紫外光谱的特征吸收峰大约在310nm附近;325nm紫外激光光源照射凝胶薄膜,能破坏、分解凝胶薄膜中的这种螯合物结构,使凝胶薄膜的物理化学性质发生变化,实验发现,经过紫外激光照射的凝胶薄膜在适当的有机溶剂(如甲醇等)中的溶解度和溶解速度显著降低,利用这一特性,采用325nm紫外激光通过掩膜照射凝胶薄膜,并在适当的有机溶剂中溶洗掉未受照射的区域,经过800℃,20min热处理,得到了具有微细图形的YSZ薄膜,XRD测试表明该薄膜相结构为立方相.     

掺镧BiFeO3薄膜的制备及光伏特性研究

采用溶胶–凝胶法,用乙二醇甲醚作溶剂溶解Bi(NO3)3、Fe(NO3)3和La(NO3)3制备前体溶液,通过化学溶液沉积法在FTO导电玻璃基板上合成La3+掺杂的BiFeO3(BFO)薄膜,并研究了La3+掺杂对BiFeO3的能带及其光伏性能的影响。BiFeO3薄膜呈多晶钙钛矿结构,且随着La3+掺杂量的增加,BiFeO3的晶格常数依次递减。掺杂10%La3+的BiFeO3的能隙比未掺杂时稍有减小,为2.71 eV,随着La3+掺杂量的增加,BiFeO3的能隙增加到2.76 eV。采用改良法制备的La3+的掺杂量为10%的BiFeO3薄膜的最大开路电压为0.4 V,具有良好的光伏性能。     

不同溶剂对溶胶-凝胶法制备La2CuO4晶体的影响

以硝酸镧和硝酸铜为起始原料,柠檬酸为络合剂,分别以蒸馏水、乙醇、乙二醇和乙二醇甲醚为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了La2CuO4纳米晶。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-NIR)等方法对La2CuO4粉体进行了测试和表征;研究了不同溶剂对La2CuO4相组成、官能团、显微结构以及光学性能的影响。结果表明,以蒸馏水、乙醇和乙二醇为溶剂,600℃煅烧保温2h,均能获得单一La2CuO4物相,而以乙二醇甲醚为溶剂时,产物含有杂质相,所得粉体的形貌依次为网片状、蜂窝状、网状和块状。根据UV-Vis-NIR分析,所得La2CuO4的光学带隙分别为1.37、1.30、1.33和1.32eV。     

Pb1-xLaxTiO3薄膜的制备及特性研究

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上制备Pb1-xLaxTiO3(PLT,x≤0.2)薄膜,研究薄膜的结构及其介电、铁电性能.在600℃下退火1h的PLT薄膜表现出单一的钙钛矿结构,(100)择优取向明显.在室温下PLT薄膜有典型的电滞回线.在x≤0.2(摩尔比)的范围内,PLT薄膜的矫顽场、剩余极化强度都随着La的增加而降低,相对介电常数则随着La的增加而增加.     

图案化In2O3:Sn薄膜制备及显影剂对图案制备的影响研究

功能薄膜的图案化是微电子加工中不可或缺的工序,目前已经成为制约我国微型化集成电路发展的关键因素。本研究以制备低成本且高质量的图案化In₂O₃:Sn薄膜为目的,摒弃常规且工艺复杂的干法刻蚀或湿法刻蚀的研究思路,转而向一种化学修饰的溶胶凝胶技术探索。利用化学修饰后的纳米级溶质颗粒的紫外感光特性,以及曝光前后溶质颗粒在有机溶剂中发生的溶解度变化,通过溶胶凝胶工艺成膜,后经曝光、显影、热处理等工序,形成图案化的In₂O₃:Sn薄膜。重点探索了显影剂配方对薄膜图案制备的影响规律。该方法去除了包含光刻胶制备、剥离以及刻蚀等一系列复杂工序,薄膜图案化制备简单且质量较高,是一种新的值得继续探究并广泛推广的薄膜图案化技术。     

Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的制备、结构及性能研究

研究了一种以乙二醇为稳定剂的新的BST前驱液，用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上成功制备出具有优良电学性能的Ba0.7Sr0.3TiO薄膜，乙二醇的加入有效地增加了前驱液的稳定性，并降低薄膜的结晶温度，利用XRD、DTA等技术分析了凝胶热处理过程中相变化情况及薄膜厚度与成相的关系，厚度2000nm,O2气氛中700℃处理15min后的BST薄膜具有良好的介电性能，100kHz时介电常数ε＞400，介电损耗D＜0．02，P－E电滞回线说明薄膜具有良好的铁电性能，剩余极化Pr约为1．4μC/cm^2，矫顽场强Ec约为48kV/cm.     

多孔TiO2光催化纳米薄膜的制备和微观结构研究

锐钛矿多孔ＴｉＯ２纳米薄膜可以从含聚乙二醇（ＰＥＧ）的钛醇盐溶胶前驱体中通过溶胶＝凝胶法制备。涂层的形貌,如孔大小和分布可以通过聚乙二醇的另入量和分子量来控制,当聚乙二醇的加入量和分子量越大,聚乙二醇热分解后在薄膜中产生的气孔就越多和孔径越大,随ＴｉＯ２ 气孔孔径和数量的增加,光的散射增强,薄膜的透光率减小,通过扫描电镜（ＳＥＭ）和重法测定了薄膜的厚芳,每镀一镒的厚度增加约０．０８μｍ,通过Ｘ射线     

结构设计对铁电薄膜系统电滞回线的影响

为制备符合Si集成铁电器件要求的高质量Si基铁电薄膜，采用溶胶—凝胶(sol—gel)工艺，制备了MFM及MFS结构的铁电薄膜系统，研究了不同结构及不同衬底对铁电薄膜系统铁电性能及电滞回线的影响，并对这些差异产生的主要影响因素进行了分析，在此基础上，提出并制备了Ag／Pb(Zr0.52Ti0.48)O3／Bi4Ti3O12／p—Si多层结构，该结构铁电薄膜系统的铁电性能及电滞回线的对称性有明显改善，有望应用于Si集成铁电器件。     

溶胶-凝胶薄膜的制备和应用

概述了溶胶—凝胶薄膜的制备方法和在各个领域的应用。并对溶胶—凝胶薄膜制备的基本原理、制备过程中薄膜质量的影响因素和存在的问题进行了探讨和总结。     

薄膜厚度对透明 PLT厚膜的介电及光学性质的影响

用溶胶-凝胶法在镀有氧化铟锡透明导电电极的玻璃基片上沉积钛酸镧铅薄膜，在相对较低温度580℃退火，得到了纯钙钛矿结构的透明PLT薄膜，薄膜厚度从580-1830nm．随着薄膜厚度的增加，PLT薄膜的晶粒变大、介电常数增大，而矫顽场减小．所有样品的透射率都在70％以上，最大达到90％左右．当薄膜厚度增加后，透射率降低，并且截止波长向长波方向移动．在633nm处，1830nm厚的PLT（掺镧8％）薄膜的折射率n和消光系数分别为2．39和0．009．     

BaPbO3 导电薄膜的制备、结构及性能研究

以可溶性无机盐为原料，EDTA、柠檬酸、酒石酸为复合螯合剂，水为溶剂，采用改进的溶胶-凝胶法制备了无裂纹、晶粒尺寸小且均匀分布的钙钛矿结构的BaPb03导电薄膜．利用XRD、SEM和EDS表征方法结合薄膜方阻的测定，具体分析了Pb／Ba比和晶粒生长情况对BaPbO3薄膜导电性能的影响．实验结果表明：Pb／Ba比和晶粒生长情况是决定BaPbO3薄膜导电性的两个主要因素，Pb／Ba比的上升和晶粒的长大，都会提高BaPbO3薄膜的导电性能；热处理次数对BaPb03薄膜方阻的影响与薄膜厚度有关．在700℃下保温10min的快速热处理方法，可以获得钙钛矿结构、薄膜方阻为5．86Ω．口-1的BaPbO3薄膜．     

Sol-Gel法制备BaxSr1-xTiO3铁电薄膜化学机制的探讨

用ＦＴＩＲ分析,结合ＤＳＣ、ＸＲＤ、ＡＦＭ实验结果,展示了ｓｏｌ－ｇｅｌ法制备ＢａｘＳｒ１－ｘＴｉＯ３（ＢＳＴ）薄膜热演化过程的化学机制,研究表明：螯合剂ＨＡｃＡｃ的引入减缓钛醇盐水解速率、改善晶化途径、降低结晶起始温度,从而制得了晶化完善、致密无裂纹的ＢＳＴ薄膜。     

铅对(Pbx,Sr1-x)0.85Bi0.1TiO3薄膜结构与介电可调性影响的研究

用溶胶-凝胶法制备了（Pbx，Sr1-x）0．85Bi0．1TiO3薄膜，对其晶相结构、微观形貌和介电可调性进行了研究．结果表明，该薄膜以钙钛矿形式存在．快速热处理过程可分解得到高活性离子，直接形成比相应温度平衡状态析晶时更多的晶相量．这种晶相在一定条件下有分解和再结晶的趋势．随着Pb^2＋离子增加和Sr^2＋离子减少，钙钛矿相的四方相与立方相间的转变温度升高．薄膜处在铁电相和顺电相转变点附近时，可以获得较大的可调性．     

Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的制备、结构及性能研究

研究了一种以乙二醇为稳定剂的新的ＢＳＴ前驱液,用ｓｏｌ－ｇｅｌ法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）基底上成功地制备出具有优良电学性能的Ｂａ_０．７Ｓｒ_０．３　ＴｉＯ_３薄膜．乙二醇的加入有效地增加了前驱液的稳定性,并降低薄膜的结晶温度．利用ＸＲＤ、ＤＴＡ等技术分析了凝胶热处理过程中相变化情况及薄膜厚度与成相的关系．厚度 ２００ｎｍ,Ｏ_２气氛中 ７００℃处理 １５ｍｉｎ后的 ＢＳＴ薄膜具有良好的介电性能,１００ｋＨｚ时介电常数ε＞４００,介电损耗 Ｄ＜０．０２;Ｐ—Ｅ电滞回线说明薄膜具有良好的铁电性能,剩余极化只约为１．４μＣ／ｃｍ^２,矫顽场强 Ｅ_ｃ约为 ４８ｋＶ／ｃｍ．