准液相外延大晶粒金属化薄膜

作为光伏器件或集成电路电极引线的金属化薄膜,应有较好的抗电迁移性能,以保持较低的接触电阻和较好的接触稳定性。提高抗电迁移性能的途径是使薄膜具有较大晶粒尺寸和较高取向度。这种薄膜衬底也有利于进一步生长大晶粒的光伏器件吸收材料。意大利Romeo等发展了一种新的薄膜淀积工艺——准液相外延法,即在低于但接近其熔点的金属层上生长单一取向大晶粒薄膜。这种方法对基片要求不高、工艺也较简单。     

PECVD法制备纳米晶粒多晶硅薄膜

采用射频等离子体增强化学气相沉积系统(RF-PECVD)以高纯SiH4为气源在P型<100>晶向单晶硅片上、衬底温度600℃、射频(13.56MHz)电源功率50W时沉积非晶硅薄膜,利用高温真空退火制作纳米晶粒多晶硅薄膜.采用x射线衍射仪(XRD)、Raman光谱、AFM测量和分析薄膜微结构及表面形貌,实验结果表明,退火温度为800℃时非晶硅薄膜晶化,形成择优取向为<111>晶向的多晶硅薄膜;退火温度增加,Raman谱TO模和TA模强度逐渐减弱;AFM给出800℃退火后薄膜晶粒明显细化,形成由20～40nm大小晶粒组成的多晶硅薄膜,薄膜晶粒起伏程度明显减弱.     

电流密度和衬底处理方式对CaMoO4薄膜电化学制备的影响

主要研究了利用恒电流电化学技术制备CaMoO4薄膜的工艺中,电流密度和衬底处理方式对薄膜制备的影响.研究发现,增大阳极氧化电流密度会加快薄膜的生长速度,但会加剧晶粒团簇生长的趋势、减弱薄膜与衬底的附着力和薄膜的均匀性;衬底的不同处理方式对薄膜晶粒的生长速度、沉积方式、均匀性等有较大的影响,在抛光衬底上薄膜的沉积速度比酸腐蚀和粗磨的衬底要快,且不易造成晶粒的团簇生长.结果表明,CaMoO4薄膜的电化学沉积,应在抛光衬底上进行;电流密度控制在0.5mA/cm2附近比较好.     

采用第一性原理方法研究Nb-Si-N表面单原子绕岛吸附与迁移

针对Nb-Si-N纳米复合薄膜在沉积过程中Nb、Si、N单原子与NbN晶粒相遇之后聚集与分离情况进行了研究。采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理超软赝势平面波计算方法分别计算了Nb、Si、N各单原子在NbN(001)表面绕2N2Nb岛的吸附作用和迁移过程。计算结果表明,Nb、Si、N单原子在2N2Nb岛旁边的吸附能最大位置分别为P3、P1、P2,吸附能分别为7.3067,5.3521和6.7113eV;Nb、Si、N单原子绕2N2Nb岛的迁移所需的激活能分别为2.62,1.35和5.094eV。吸附能与迁移激活能较小的Si原子为激活元素促进了其它原子的扩散进而提高薄膜的致密性。沉积过程中具有较小激活能的Si原子极易围绕2N2Nb岛迁移将NbN晶粒分隔,阻止晶粒长大进而细化晶粒。     

α-WO_x薄膜电致变色反应中的结晶性能

用XRD和STM研究了反应溅射沉积WOx薄膜在电致变色过程中的物相结晶性及表面形貌结果表明：着退色反应使非晶WOx薄膜向有序化方向转变，表现为薄膜非晶胞衍射特征减弱这种转化与薄膜着退色反应程度密切相关饱和着色态WOx膜层由平均晶粒尺寸为20nm的颗粒组成，且表面出现空洞疏松；而不饱和着色态WOx膜层由平均晶粒尺寸为110nm的团簇组成，表面形貌相对致密     

ITO/TiW双层薄膜的制备及其与p-Si接触性能的研究

利用射频磁控溅射两步法分别在玻璃和p型单晶Si衬底上制备ITO/Ti W双层薄膜。采用紫外-可见分光光度计、四探针测试仪和X射线衍射仪表征ITO/Ti W双层薄膜的光学性能、电学性能和结晶性能,用吉时利2400表和线性传输线模型测试ITO/Ti W双层薄膜与p-Si接触的I-V曲线以及比接触电阻。结果表明Ti W薄膜厚度为8 nm时,ITO/Ti W双层薄膜的光电性能最优,还发现Ti W薄膜的引入有利于ITO薄膜的晶粒长大。ITO薄膜与p-Si之间插入Ti W层可以改善接触性能,ITO/Ti W(8 nm)与p-Si接触的比接触电阻最低为4.1×10-4Ω·cm2。     

Cu和Cu/Ti过渡层对金刚石薄膜附着力的影响

研究了硬质合金基底上采用Cu和Cu／Ti作过渡层CVD金刚石薄膜的附着力。XRD研究了金刚石薄膜的成分和结构，激光Raman谱和洛氏硬度计评价了金刚石薄膜的质量和附着力。结果表明，在Cu过渡层中引入Ti，由于Ti向生长面的扩散，促进了金刚石的二次晶核，导致晶粒细化。在沉积初期，晶粒细化也提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积。微晶金刚石有利于提高薄膜的附着力和抗冲击韧性。     

BaMoO4薄膜在电化学法制备中生长基元的实验研究

在采用恒电流电化学技术研究BaMoO4薄膜的初期生长特性实验中,发现了若干很重要的实验现象:薄膜生长初期形成的晶核首先具有白钨矿结构的骨架;晶核和刚开始长大生成的晶粒都是疏松的,晶粒都明显显示有蜂窝状空隙存在;随着制备时间的增加,白钨矿结构骨架原先疏松的程度逐渐减弱,经过一定时间,晶粒趋于饱满,晶粒表面基本光滑;在薄膜形成的过程中,新生成的晶核也具有类似情况.结合BaMoO4薄膜电化学制备机制分析,作者认为:利用电化学技术制备BaMoO4晶态薄膜时,在生长初期基体Mo以[MoO4]2-的形式构成负离子配位多面体生长基元,这些生长基元优先选择在基体缺陷处作为白钨矿结构的晶核堆砌和生长,并进而与溶液中的[Ba]2 相连接,键合成BaMoO4晶粒,再逐渐长大.显然,该发现和研究对于丰富晶体生长动力学知识及指导利用电化学技术制备晶态薄膜都具有重要意义.     

衬底温度对钇稳定氧化锆薄膜择优生长的影响

使用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上沉积钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜,用XRD分析薄膜的结晶取向,SEM和AFM观测薄膜表面形貌,研究了在200-650℃的不同衬底温度下薄膜的择优生长.结果表明:衬底温度较低的YSZ薄膜为非晶组织,衬底温度为300-500℃时YSZ晶粒以表面能低的(111)面首先择优生长,衬底温度超过550℃后晶粒活化能提高而使表面能较高的(100)晶粒择优生长.YSZ薄膜是典型的岛状三维生长模式,较高的衬底温度有利于原子在衬底表面迁移和重排结晶长大.同其它沉积技术相比,用PLD技术能在比较低的衬底温度下在Si(100)表面原位外延生长出较高质量的YSZ薄膜.     

The preparation and blood compatibility of pure iron thin film using filter cathode vacuum arc

用磁过滤阴极真空弧源法在单晶硅基片上制备纯铁薄膜,分析了薄膜表面的组成、元素价态和薄膜的物相结构,研究了薄膜的腐蚀降解行为和抗凝血性能. 结果表明:具有纳米晶粒的纯铁薄膜其腐蚀速率低于普通晶粒的纯铁,在纯铁薄膜表面粘附的血小板数量少于316L不锈钢, 且激活和团聚比较轻微,增生的伪足数量比较少;纯铁薄膜表面对血浆中的凝血因子激活比较轻微,具有较好的抗腐蚀性和血液相容性.     

Ag衬底层对FePt薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射方法在自然氧化的单晶Si(100)衬底上制备了双层结构的FePt-X/Ag(X=Ag或Pt)薄膜.以20nm厚的Ag做衬底,可以制备出易磁化轴垂直基片的FePt合金薄膜;Ag在FePt薄膜中优先团聚,不利于控制FePt晶粒的长大,调整Pt的含量可以控制热处理过程中FePt薄膜的晶粒尺度;通过XRD、TEM、VSM对薄膜样品的结构、晶粒尺寸的观察和磁性检测,我们认为FePt合金薄膜有序化转变的最佳热处理温度在400℃;经过500℃热处理,薄膜软硬磁耦合较好,晶粒尺寸约为100nm,有最大的矫顽力1.04×106A/m.     

电场对Au/SiO_2及Au-Ag/SiO_2表面结构与原子迁移特性的影响

利用扫描俄歇微探针（SAM）和原子力显微镜（AFM）研究了SiO2衬底上在外加直流电场作用下沉积的Au薄膜及Au－Ag复层薄膜的表面形貌、结构变化及电迁移扩散行为。结果表明：①在衬底表面施加水平方向电场辅助沉积制备的Au薄膜其表面显示出平整的椭球形晶粒，并沿外电场方向呈织构取向。与未加电场的热蒸发沉积膜相比，具有较为均匀、有序的表面微观结构。②SiO2表面Au-Ag复层薄膜在直流电场作用下，Au，Ag物种同时向负极方向作走向迁移扩散，这与Au－Ag复层薄膜在Si（111）表面电迁移时Au，Ag分别向两极扩散的特点不同，反映了衬底性质对表面原子电迁移的影响。③Au－Ag复膜在电迁移过程中还发生了表面原子聚集状态的变化，原来沉积排布的细小晶粒在电迁移扩散过程中出现不均匀长大，导致薄膜表面粗糙度显著增加。     

对Mg—5Zn—0.6Zr合金超塑性协调变形机制的讨论

本文利用透射电镜观察Mg—5Zn—0.6Zr舍金的薄膜发现,经超塑性变形后,在晶界附近有明显的位错滑移和孪生产生,在个别晶界上有晶界迁移现象,在大部分晶粒内部发生动态再结晶。作者认为,位错滑移是晶界滑动的主要协调机制。孪生是位错滑移协调的辅助机制。晶界迁移可间接起到协调变形的作用。晶界迁移与晶界滑动配合有助于保持变形中晶粒间的连续性。动态再结晶是超塑性变形中的伴生现象。     

纳米氧化锌掺铝薄膜的微观结构研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃衬底上制备了纳米ZnO掺铝薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对薄膜的微观结构进行了系统的研究。结果表明,所有在玻璃衬底上生长的ZnO薄膜均具有c轴择优取向。掺杂量为2%(原子分数)时,Al在ZnO薄膜中达到最高水平。过量Al掺杂明显减弱薄膜的c轴择优取向。随着Al掺杂量的增加,ZnO晶粒进一步细化。其原因是未进入ZnO晶格的Al以非晶Al2O3的形式在ZnO晶界上形成了对晶界运动的钉扎,从而阻碍了ZnO晶粒进一步长大。     

食品包装用聚(酰胺)/聚(乙烯)复合膜的紫外光和热暴露的长期贮存和组合的迁移特性

进行接触食品模拟聚合物薄膜的迁移行为研究,是对消费者保护方面的重要举措。法律法规要求包装需符合特定的迁移限制,通过标准化的测试条件测试。聚合物薄膜的测试一般在制造过程后不久进行,这决定了聚合物薄膜是否具有合规性与与适用性。薄膜与食品生产商以及终端用户,都受到薄膜测试的影响,这决定了薄膜的使用情况,而外部环境是否影响聚合物薄膜的迁移行为,这是我们进行此项研究的兴趣与目的所在。在这项工作中,我们研究了聚(酰胺)/聚(乙烯)长达40个月的长期储存行为,相对于获得了聚合物薄膜的总迁移率,获得了食品的储存期限与迁移率之间的联系。这意味着,有关聚(酰胺)/聚(乙烯)膜的整体迁移率的材料特性与聚合物薄膜的寿命有着密不可分的联系,甚至可以通过改善膜的整体迁移率来激发聚合物薄膜延长使用寿命的潜力。此外,我们还对(II)的迁移行为进行了研究,在紫外线和热暴露的条件下,36.8%的总迁移率显著高于40℃、10天的标准迁移观察条件。然而,单独研究酰胺的特定迁移,它的迁移行为与规范的迁移情况并没有显著的差异。     

Au/Si3N4体系电迁移特性的ADXPS研究

运用变角Ｘ射线光电子谱和原子力显微镜技术对沉积于Ｓｉ３Ｎ４衬底表面上的纳米级Ａｕ薄膜的电迁移特性进行了实验研究。结果表明：在电场作用下,薄膜表面的微观结构发生了变化,Ａｕ的晶粒趋向细化,膜层趋于均匀,表面粗糙度降低;电迁移过程中 Ａｕ与衬底 Ｓｉ３Ｎ４发生了界面化学反应,生成了 Ａｕ的硅化物ＡｕＳｉｘ。     

Au／Si3N4体系电迁移特性的ADXPS研究

运用变角Ｘ射线光电子谱和原子力显微镜技术对沉积于Ｓｉ３Ｎ４衬底表面上的纳米级Ａｕ薄膜的电迁移特性进行了实验研究。结果表明：在电场作用下,薄膜表面的微观结构发生了变化,Ａｕ的晶粒趋向细化,膜层趋于均匀,表面粗糙度降低,电迁移过程中Ａｕ与衬底Ｓｉ３Ｎ４发生了界面化学反应,生成了Ａｕ的硅化物ＡｕＳｉｘ。     

热处理温度和掺杂浓度对AZO薄膜微结构的影响

采用溶胶-凝胶法在普通裁玻片上制备了（002）择优取向的AZO薄膜,研究了不同的热处理温度和掺杂浓度对薄膜微结构的影响。利用XRD和SEM表征了AZO薄膜晶体结构的择优取向和表面形貌。结果表明,热处理温度为450℃,择优取向最强,热处理温度高于或低于450℃时,择优取向都减弱;当掺杂浓度为2％时,AZO的择优取向最强,随着Al掺杂浓度的增大,薄膜的晶粒尺寸减小,薄膜变得更加致密。     

Al-Cu合金中θ相的价电子结构分析

运用经验电子理论(EET)对Al-Cu合金薄膜析出相θ(Al2Cu)的价电子结构进行计算.结果表明θ相中的Cu-Cu键最强,其次为Al-Cu键,它们的强度都比金属Cu的最强Cu-Cu键要强.Al-Cu合金薄膜互连线的电迁移寿命与在基体晶粒中析出具有强的共价键络的θ相紧密相关.θ相的析出提高了合金强度,延长了合金电迁移寿命.     

Sol-Gel法制备低阻SnO2薄膜

采用sol-gel法制备了SnO2薄膜。研究了不同的实验条件对薄膜阻值的影响。利用XRD、XPS分析了薄膜的晶体结构和晶粒尺寸。利用这种低阻SnO2薄膜制作的热线型气敏元件对H2S具有较好的气敏特性。