激光诱导化学气相沉积法制备纳米a-Si3N4粉体及粉体光谱特性的研究

为了制备高纯度的非晶纳米粉体 ,在传统的激光诱导化学气相沉积法反应装置的基础上 ,引入“双光束激励”的新方法 ,利用正交紫外光束激励分解 ,从而提高气相中N/Si比 ,减少产物中游离硅的浓度。研究了粒子的红外吸收光谱特性 ,并指出表面效应和量子尺寸效应导致粉体红外吸收光谱的蓝移和宽化现象 ,同时红外吸收光谱中的这些反常现象也验证了粉体的纳米特性。     

LICVD法制备a-Si_3N_4纳米粒子光谱研究

用激光化学气相沉积法制备出平均粒径为１０ｎｍ左右的ａＳｉ３Ｎ４纳米粒子．红外吸收和喇曼光谱研究表明ａＳｉ３Ｎ４纳米粒子中存在Ｓｉ—Ｎ,Ｓｉ—Ｈ,Ｎ—Ｈ,Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ键,分析了ａＳｉ３Ｎ４纳米粒子在不同的温度和气氛退火后的变化情况．并对ａＳｉ３Ｎ４纳米粒子胶体溶液的紫外可见吸收进行了测试分析．     

激光烧蚀法制备氧化锌纳米颗粒及其光谱特性

采用激光烧蚀法，在不同功率条件下，制备出氧化锌纳米颗粒，并对其进行了尺寸表征、光致发光和拉曼光谱测量。结果表明：在不同功率条件下获得的氧化锌纳米颗粒尺寸分布均为10～50 nm，但是随着激光烧蚀功率的增加，颗粒的凝聚程度增大，导致其光致发光谱发生红移;而其拉曼光谱不发生变化。最后，对氧化锌纳米颗粒的激光烧蚀机制进行了解释。     

激光CVD纳米氮化硅的制备工艺研究

研究了激光诱导化学气相沉积纳米氮化硅的制备工艺过程，探讨了制备工艺参数与粉末特征的关系，获得较佳的工艺参数：激光功率密度２０００Ｗ／ｃｍ２，反应气体配比ΦＮＨ３／ΦＳＨ４＝４，反应气体总流量２００ｃｍ３／ｓ，反应池压力３５ｋＰａ。     

纳米多孔氧化硅的制备及荧光光谱研究

为了制作性能良好的光电子集成、光波导等器件,研究纳米多孔氧化硅膜的制备和表征具有重要意义。采用高温氧化多孔硅的方法制备了纳米多孔氧化硅,进行了两种样品的荧光光谱和傅里叶变换红外吸收谱对比检测。相比于多孔硅,多孔氧化硅的发光峰值向短波方向"蓝移"并且发光强度明显降低。多孔硅表面基本是由氢饱和的,而经氧化后的多孔氧化硅表面的Si—H键大部分被Si—O键所代替。结果表明,量子限制效应是样品的荧光光谱"蓝移"的原因,而发光强度的降低则归因于样品表面辐射复合中心的减少和内部纳米硅柱(硅晶粒)尺寸的减小。     

激光诱导碳纳米管制备石墨烯纳米带及其电学性能分析

通过将纳米管解压缩可以很容易地生产石墨烯纳米带,因为碳纳米管结构可以被认为是卷起的石墨烯筒。这是一种特殊的2D石墨结构,具有出色的性能。应用领域广泛,包括晶体管、光学和微波通信设备、生物传感器、化学传感器、电子存储和处理设备以及纳米机电系统和复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的形貌,通过拉曼光谱法表征石墨烯的性质,并通过半导体参数测量系统测量薄膜的电导率。拉曼光谱表明,通过优化工艺可以增强石墨烯的拉曼特性。碳纳米管制备石墨烯带的两个重要参数是激光能量密度和辐照时间。在这项研究中,通过准分子激光辐照碳纳米管薄膜来生产石墨烯纳米带。实验结果表明,在150 mJ的激光能量下,观察到连接时碳纳米管没有打开。在450 mJ的能量下,可以有效地破坏碳纳米管,并且使其部分地形成石墨烯带。此时,膜的电导率达到最大值。由于蓄热作用,在碳纳米管壁上出现大量的多孔结构。     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

LIVCD法制备纳米氮化硅粉末工艺参数对粉体特征影响的研究

激光诱导气相沉积法是制备纳米氮化硅粉末的主要方法之一。在制备纳米粉体过程中，各工艺参数的变化对粉体特征有很大的影响。在激光制Si3N4纳米粉中基本的运行参数有：激光强度(I)，反应池压力(P)，反应火焰温度(T)，反应气体配比(ΦSiH4/ΦNH3)，反应气体流速(V)等。通过实验研究了各个工艺参数对粉体特征的影响并分析了其影响的原因。     

脉冲激光沉积法制备红外光学SiC薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积法在锗基底制备无氢SiC薄膜,研究了激光能量对SiC薄膜显微结构、成分和红外光学性能的影响规律。利用傅里叶红外光谱仪测量了锗基底SiC薄膜样品的红外透射光谱,其在785 cm-1附近有一个强烈Si-C键特征吸收峰,并在红外波数4 000~1 300 cm-1之间具有良好的透过性。通过对透射光谱拟合计算可知:在红外波段2.5~7.7 m之间,SiC薄膜的折射率和消光系数均随着激光能量的增加而增大,折射率大约从2.15上升到2.33,激光能量从400 mJ增加到600 mJ,且当激光能量为400、500 mJ时,消光系数均在10-3量级以内,光学吸收很小。研究表明,SiC薄膜在红外2.5~7.7 m波段是一种优异的光学薄膜材料。     

双波长激光移频激发拉曼光谱测试系统设计

拉曼光谱检测常常受到荧光干扰,而移频激发拉曼差分光谱法(SERDS)是一种有效抑制拉曼光谱荧光背景的方法。基于该方法,采用两个波长相近、基于体布拉格光栅技术的固定波长激光器,设计了一套拉曼光谱测试系统。通过控制激光器的功率和温度,保证了输出波长的稳定性。采用高灵敏度的薄型背照式面阵CCD,设计了光谱数据采集光路和电路。同时,在软件上实现了差分光谱的三种重构算法,即简单积分算法、带数值插值的简单积分算法和多重约束解卷积算法。在实验中,利用文中系统对强荧光背景的某品牌香油进行了拉曼光谱测量,分别采用这三种算法处理差分光谱进行光谱重构,并对比了重构效果。实验结果表明,设计的系统能够有效抑制荧光对拉曼光谱检测的影响。     

激光诱导化学气相沉积法制备纳米晶硅的制备参数和退火工艺的研究

用CO2红外激光诱志化学气相沉积的方法制备纳米Si，激光强度越大，则SiH4受热温度越高，纳米Si的成核率越高，纳米Si核的密度越大，每一个核生长所吸收的Si原子数目越少，从而所得的纳米Si粒小而均匀。当激光强度减小到一个低限阈值，则SiH4温度太低，不能裂解。SiH4的流速越快，则纳米Si成核后生长期越短，纳米Si粒也小而均匀。当SiH4流速快到一个高限阈值，则SiH4受热时间太短，升不到裂解所需的高温。以上2个产生纳米Si的阈值正相关。纳米Si制取后退火脱H，3440cm^-1光谱带红移并增强，2150cm^-1光谱带形状变化，1100cm^-1光谱带形状变化，1100cm^-1光谱带由低频处蓝移而来并展宽。这都表明含O键在纳米Si很大的表面上出现。为了减轻含O键出现，纳米Si应在Ar气氛中而不是在空气中，从低于300℃的温度开始退火。     

LICVD制备纳米SiO2粉末工艺研究

对ＬＩＣＶＤ制备纳米ＳｉＯ２粉末工艺了理论分析，探索了工艺参数与粒子特征的关系，并且利用正安装置成功地制备纳米ＳｉＯ２粉末。     

一种制备纳米Fe3O4的新方法及其磁性能研究

在正丙醇–水体系中,以NaOH为沉淀剂,用共沉淀法制备了纳米Fe3O4粒子,并用TEM和XRD对其进行了表征。考察了制备过程中工艺参数对Fe3O4颗粒大小的影响,并对影响机理进行了探讨。结果表明:纳米Fe3O4的平均粒径约为15nm;其饱和磁化强度可达73.34Am2/kg,比用水热法(42Am2/kg)和共沉淀法(60Am2/kg)制备的Fe3O4纳米粒子的要高。     

氮化硅的反应离子刻蚀研究

采用CHF3、CHF3＋CF4和CHF3＋O2三种不同气体体系作氮化硅的反应离子刻蚀（RIE）实验,研究了不同刻蚀气体对刻蚀速率、均匀性和对光刻胶的选择比三个刻蚀参数的影响。通过优化气体配比,比较刻蚀结果,最终获得了刻蚀速率为119nm/min,均匀性为0.6%,对光刻胶选择比为3.62的刻蚀氮化硅的优化工艺。     

激光合金化Si3N4/石墨复合涂层及其摩擦学性能研究

在 4 5钢表面激光合金化Si3 N4/石墨复合涂层 ,对合金化层的微观组织结构、显微硬度、元素含量和分布、摩擦磨损性能等进行了分析和实验研究 ,并据此对预涂层材料组成、配比和激光合金化工艺参数进行了优化。结果表明 :激光合金化Si3 N4/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层。并且在干摩擦条件下 ,减小了金属表面的摩擦系数 ,提高了耐磨性和抗粘着的能力 ,整个摩擦过程也很稳定     

用双光束激发改进纳米Si_3N_4激光合成工艺

氮化硅(Si_3N_4)是优良的陶瓷材料,应用十分广泛。本文论述了激光诱导化学气相沉积法制备纳米Si_3N_4的工作原理,提出了减少游离硅的措施,采用双光束激发制备得到了超微的、非晶纳米 Si_3N_4粉体。     

Variations of trap states and dangling bonds in CVD Si3N4 layer on Si substrate by NH3/SiH4 ratio

This study is concerned with deep trap densities and energy levels in CVD Si₃N₄ layers deposited on Si substrates at 700°C with various gas flow ratio NH₃/SiH₄. As the ratio NH₃/SiH₄ increases from 10 to 1000, the trap density decreases from 8 × 10^l9 t0 2 x l0¹⁹cm⁻³, and energetical distribution of trap states becomes lower and/or electron emission probability from trap states less. The results are discussed in terms of chemical and optical properties of Si₃N₄ film revealed by infrared absorption, Auger electron spectroscopy, and ellipsometry. It is shown that (i) Si dangling bonds create deep trap states and (ii) 0 and H atoms act as terminators to decrease trap density. A part of this paper was presented at the 23rd Annual Electronic Materials Conference, University of California, Santa Barbara, 1981. On leave from Yasu Plant, IBM Japan Ltd., Yasu-cho Shiga 520-23, Japan.     

PECVD生长氮化硅介质膜的工艺研究

对PECVD生长氮化硅介质膜的工艺条件进行了实验研究,获得了生长氮化硅介质膜的最佳工艺条件,制出了高质量的氮化硅介质膜,对样品进行了湿法腐蚀和超声实验,在显微镜下观察无膜脱落现象发生。阐述了几种工艺参数对介质膜生长的影响。     

Formation of multilayer Si3N4 structures by nitrogen ion implantation

Buried double-layered nitride structures in single-crystal (100) silicon have been produced by the implantation of doses of 0.75 × 1018 N+ cm-2 at 350 keV and 200 keV, respectively. Observations by RBS and channelling on the structure before and after high-temperature annealing and by TEM after annealing have shown two distinct buried nitride layers of different thicknesses. The mechanisms responsible for the formation of such a structure are discussed, together with possible routes for nitrogen migration. The processing conditions to form multilayer structures which are suitable for device applications are proposed.     

Ultra-long Si3N4 nanobelts prepared by nanosilicon,nanosilica and graphite

The composition and morphology of obtained products depended on the processing atmosphere using the raw materials of nanosilicon, nanosilica and graphite, with N₂-generating several millimeters long single-crystal Si₃N₄ nanobelts (NBs) and Ar SiC nanobelts. The width and thickness of in situ NBs ranged from 100 to 300 nm and 50–100 nm with an average width of 196 nm, while the width and thickness of ex situ NBs fluctuated from 150 to 500 nm and 80–200 nm with an average width of 436 nm. Alumina-assisted VS mechanism was proposed for the growth mode of in situ growth of Si₃N₄ nanobelts, while a combined mechanism involving VS and VLS was controlled the growth of Si₃N₄ nanobelts obtained on the inner walls of the crucible due to the presence of Fe₂O₃, which provides an effective means of fabricating ultra-long Si₃N₄ nanobelts on an industrial scale.