前驱体通气时间对原子层沉积氧化锌薄膜的影响

建立了反应腔室模型,模拟分析了原子层沉积(ALD)过程中前驱体质量分数随其通气时间的变化趋势.采用ALD法制备了ZnO薄膜,采用原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行了表征,研究了不同二乙基锌通气时间下ZnO薄膜的表面形貌和厚度均匀性.模拟结果表明,前驱体通气时间越长,前驱体在整个反应腔室内的分布越...     

原子层沉积过程中腔室内前驱体分布的模拟研究

建立了原子层沉积 (Atomic Layer Deposition,ALD)反应腔室的三维模型,利用ANSYS Fluent软件模拟分析了ALD过程中压强、前驱体脉冲时间、温度等工艺参数变化对前驱体分布的影响。模拟结果表明:反应压强越低,Mg(Cp)₂前驱体分子的扩散系数越高,能更快且更均匀地分布在整个反应腔室之中;前驱体脉冲时间越长,在反应腔室内的分布越均匀;当脉冲时间为250ms时,Mg(Cp)₂在反应腔室内分布基本均匀,反应腔室内各部位的前驱体质量分数基本一致;当脉冲时间为200ms时,H₂O基本均匀分布在反应腔室内。在MgO薄膜的ALD温度窗口内,反应腔室内温度越高,Mg(Cp)₂前驱体分子的扩散效应越强。     

高k材料镧前驱体La(tmhd)3和La(tmod)3的热力学及其ALD应用

通过同步热分析研究两种不同的前驱体(La(tmhd)₃和La(tmod)₃)在升华过程中的热稳定性。结果表明,具有不对称分子结构的La(tmod)₃的挥发性大于La(tmhd)₃,其可以作为镧前驱体应用于原子层沉积(ALD)技术。将La(tmod)₃和O₃作为前驱体,通过ALD技术在SiO₂基片上实现了LaO_x薄膜的制备。实验结果表明,其最佳的ALD工艺参数包括：La(tmod)₃和O₃的脉冲时间分别为6 s和2 s, O₃的清洗时间为5 s,沉积温度为250℃。在制备的薄膜中发现了理想的自限性沉积行为。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)证实了生长的薄膜具有良好的纯度和表面形貌,其在250℃的沉积温度下具有稳定的生长速率(约0.16?/cycle, 1?=0.1 nm),薄膜的主要成分为La_...     

前驱体对熔盐法制备SBN50模板晶粒的影响

分别以碳酸盐和硝酸盐为前驱体,采用熔盐法在750～1050℃合成了针状的Sr0.5Ba0.5Nb2O6(SBN50)模板晶粒。通过XRD,SEM分析方法,研究了前驱体对SBN50晶粒相结构和微观形貌的影响,并讨论了其形成机理。结果表明:前驱体性质的不同造成熔盐熔点时SrNb2O6数量和形貌的差异,影响最终SBN50晶粒的形貌;SBN50晶粒的生长是二维成核过程。     

基底几何尺寸对金刚石沉积过程的影响

利用灯丝热解化学汽相沉积技术在硅基底的边缘、角域处及条形基底上生长出金刚石晶体和薄膜，研究了基底几何尺寸对金刚石沉积过程的影响，探讨了金刚石成核和生长的机理。     

等离子体增强原子层沉积原理与应用

等离子体增强原子层沉积(PEALD)是一种低温制备高质量超薄薄膜的有效手段,近年来正受到工业界和学术界广泛的关注。简要介绍了PEALD的发展历史和生长原理。描述了PEALD常见的三种设备构造:自由基增强原子层沉积、直接等离子体沉积和远程等离子体沉积,比较了它们的优缺点。着重评述了PEALD的特点,主要具有沉积温度低、前驱体和生长材料种类广、工艺控制灵活、薄膜性能优异等优势,但也面临着薄膜三维贴合性下降和等离子体损伤等挑战。列举了PEALD的一些重要应用,如在金属薄膜制备、铜互连阻挡层、高介电常数材料、薄膜封裹等领域的应用。最后展望了PEALD的发展前景。     

物理气相传输法制备层状MoS2薄膜

以化学气相沉积(CVD)方法在蓝宝石衬底上沉积一层较厚的MoS_2膜作为前驱体,使用物理气相传输(PVT)方法制备了层状MoS_2薄膜。用光学显微镜、扫描电子显微镜、喇曼光谱和光致发光光谱对制备的层状MoS_2膜表面形貌、层数、光学特性进行了研究。分析了源和衬底距离对MoS_2薄膜沉积的影响,发现距离较近有利于成核概率增大,形成连续膜,但是易引入不稳定因素导致立体生长的MoS_2纳米片,同时观察到出现树枝状生长,这是由于前驱体质量过剩引起的部分晶面生长速率过高导致的。喇曼光谱测试表明,薄膜大部分为单层膜和双层膜,有少量的多层膜,膜的光致发光光谱强度与层数有关,单层膜光致发光光谱强度最强。     

温度对SiO2光子晶体模板中生长InP的影响

制备了人工欧泊SiO2光子晶体模板并运用有机金属化学气相沉积(MOCVD)技术在SiO2光子晶体模板中生长填充了InP晶体.实验研究了不同成核温度(300℃,350℃,400℃)对于生长填充InP的影响.扫描电镜和反射谱分析结果显示,温度对于InP在SiO2光子晶体模板中的生长有重要影响.随着成核温度的升高,InP在SiO2光子晶体模板中的填充率随之降低.     

低压气相生长金刚石薄膜成核机理的研究

本文论述了低压气相生长金刚石薄膜中活性原子团ＣＨ＿３和原子态氢在金刚石成核运动中的作用以及衬底材料性能对成核的影响，认为活性基ＣＨ＿３是生长金刚石的主要活性物质，它们在衬底表面的吸附、碰撞、聚集等构成了成核运动，原子氢在成核运动中的主要作用是参与ＣＨ＿３的脱氢反应和石墨相碳原子团的刻蚀反应，并且还有稳定ＣＨ＿３中ＳＰ￣３杂化轨道的作用。衬底材料性能对成核的影响在于晶格失配而导致的错配位错和晶格畸变所引起的界面势垒和晶核弹性能的增加。最后讨论了金刚石薄膜与衬底之间是否存在过渡层问题，认为过渡层不是金刚石唯一的成核区，它的存在与生长条件密切相关，并且解释了关于过渡层实验研究中遇到的相互矛盾的结论。     

在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件

通过分析对比蓝宝石衬底和金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件的优缺点,指出了金属所具有的独特优异的物理及化学性能,以及金属作为衬底外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件的重大意义。详细介绍了国内外在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件的研究状况及所发展的相关外延技术。相比金属有机物气相沉积技术和分子束外延技术,脉冲激光沉积技术可以实现Ⅲ族氮化物的低温外延生长,从而克服金属有机物气相沉积技术和分子束外延技术采用的高温生长而导致金属衬底与外延薄膜间发生的剧烈界面反应,可以直接在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件。脉冲激光沉积技术为在金属衬底上外延生长Ⅲ族氮化物及相关器件开拓了广阔的前景。     

热型ALD技术制备镍薄膜及其金属硅化物

金属硅化物材料具有较低的接触电阻,并且与硅材料有较好的兼容性,所以在互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中被看作是重要的电极材料。形成镍金属硅化物的关键是镍金属单质的淀积工艺。如何在大深宽比纳米尺度的三维结构中沉积保形性好、纯度高、导电性好的镍金属单质薄膜是亟需解决的问题。利用热法原子层沉积(ALD)技术,以一种新型脒基镍前驱体[Ni(iPr-MeAMD)]_2,在深宽比为10:1的硅基底沟槽中沉积得到纯度高、保形性好、连续平滑的镍薄膜。对薄膜进行了X射线衍射(XRD)测试,为单一的α六方晶体结构。考察了不同退火温度下镍金属硅化物的形成,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和XRD进行了物相相变的分析。退火温度400℃下得到NiSi相,其薄膜电阻率最低,约为34μΩ·cm。     

GaN纳米线生长的影响因素与机理分析

基于气液固(VLS)反应机制,采用厚度为2~3 nm的金属镍作为催化剂,金属镓和氨气分别用作Ⅲ族和Ⅴ族的生长源,在自行改造的化学气相沉积(CVD)设备内获得了大面积GaN纳米线。通过扫描电镜(SEM)、能量分散X射线荧光(EDX)谱和透射电镜(TEM)测试,表明GaN纳米线的成核及生长与反应室气路结构有密切关系,水平弯管式气路将有利于GaN纳米线的生长。此外,生长气流将直接影响GaN纳米线的生长状况,生长温度为920℃、NH3和N2的气流量分别为100和500 cm3/min时,可以获得形貌较好的纳米线。同时,探索了Ga源与样品位置间的距离对纳米线中Ga和N的质量分数的影响,并分析了其影响机理。     

原子层沉积制备ZnO薄膜研究进展

随着半导体技术的发展,ZnO作为第三代半导体材料,具有禁带宽度大、载流子漂移饱和速度高和介电常数小等优点,更适合制作蓝光和紫外光的发光器件。与传统的薄膜制备技术相比,原子层沉积技术(ALD)在膜生长方面具有生长温度低、厚度高度可控、保形性好和均匀性高等优点,逐渐成为制备ZnO薄膜的主流方法。综述了ALD制备ZnO薄膜的反应机制、生长机制和掺杂方面的研究进展,针对当前ZnO薄膜p型掺杂的难点,指出了V族元素中的大半径原子(磷和砷等)掺杂有可能成为制备高质量、可重复和稳定的p型ZnO的潜力研究点,最后总结和展望了ALD制备ZnO薄膜的应用前景和研究趋势。     

原子层沉积低温生长α-MoO3薄膜

以六羰基钼和氧气为前驱体,通过等离子增强原子层沉积技术（PE-ALD）在硅基片上实现了α-MoO₃薄膜的低温制备。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等手段对薄膜的晶体结构、表面形貌及薄膜成分进行表征和分析。研究发现衬底温度和氧源脉冲时间对MoO₃薄膜的晶体结构和表面形貌变化起关键作用。当衬底温度为170℃及以上时所制备的薄膜为α-MoO₃;适当延长ALD单循环中的氧源脉冲时间有利于低温沉积沿（0k0）高度择优取向的MoO₃薄膜。根据对不同厚度MoO₃薄膜表面的原子力显微图片分析,MoO₃薄膜为岛状生长模式。     

MOVPE生长GaN过渡层的AFM分析

报道了原子力显微镜对MOVPE生长GaN材料过渡层表面结构的观察，重点分析了氯化、退火前后过渡层结构变化的原因及其对外延生长晶体质量的影响，探讨了不同条件下GaN成核模式的变化，对GaN材料的生长初期成核机理有了进一步的了解，通过优化生长条件，最终获得了X射线双晶衍射半峰宽为5arcmin，表面明亮的高质量GaN外延层。     

利用化学气相沉积法在SiO2小球基底上制备纳米碳管的研究

利用匀胶机将经过超声混合的二氧化硅小球的酒精溶液旋涂在洗净的硅片上,获得了具有曲面的纳米碳管生长基底.利用以二茂铁和二甲苯作为反应前驱体的化学气相沉积法在该基底上实现了碳管在二氧化硅与硅之间的选择性生长,并在不同的沉积温度条件下,可以分别获得球状和束状碳管产物.通过扫描电镜观察分析经过退火处理的原始基底的表面形貌,讨论了碳管产物与反应温度之间的关系.     

ICP等离子体辅助对共蒸发法制备Cu-Zn-Sn金属前驱体和CZTS薄膜的优化

本文在传统蒸发沉积制备工艺的基础上, 引入ICP (Inductively coupled plasma)等离子体辅助技术, 在玻璃衬底上制备了铜锌锡(CZT) 金属前驱体. 在蒸镀过程中保持衬底温度为220oC, 气压为6.5×10-2Pa, 氩气放电辅助蒸发舟蒸镀. 采用Langmuir探针测量Ar气等离子体参数,等离子体密度和电子温度随着放电功率的增加而增大. 改变等离子体的放电功率, 探究功率对CZT前驱体薄膜结构和形态的影响. 通过扫描电子显微镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)进行表征. 结果表明: 等离子体的引入可以改善传统蒸镀法制备的前驱体中Zn缺失的现象; 使得金属前驱体的晶粒尺寸变大, 排列致密, 结晶程度较高.最后,制备Cu2ZnSnS4 (CZTS)薄膜并测量其性能,进一步证明ICP可以优化薄膜的生长.     

基于ALD技术的高性能光电探测器研究进展

采用原子层沉积(ALD)技术制备的薄膜具有致密性高、保形性高、平滑性好、缺陷密度低、厚度可精准调控等优势,被广泛应用于各类光电器件中.利用ALD技术制备的功能薄膜可以明显改善光电探测器的暗电流、探测率和线性动态范围等性能.以基于ALD技术的高性能光电探测器为主题,首先详细介绍了热ALD生长薄膜的基本原理,同时简要介绍了等离子体增强ALD技术生长薄膜的基本原理.然后依据光电探测器中薄膜的功能不同,依次总结了基于ALD技术制作的活性层、钝化层、界面层、电荷传输层等实现高性能光电探测器的研究进展.最后对ALD技术在光电探测器领域的发展趋势和挑战进行了展望.     

原子层沉积制备氮化钛薄膜及其表征北大核心

宽禁带半导体TiN作为扩散阻挡层以及场效应管的门电极在集成电路中发挥重要作用。通过原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）技术沉积不同循环次数TiN薄膜,采用四探针测试仪、台阶仪、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜进行了表征,确定了薄膜电阻率、生长速率、表面粗糙度与工艺条件的依赖关系。实验结果表明,ALD可实现膜厚精确控制、大面积均匀性优异、电阻率较小的薄膜制造,沉积薄膜的最小粗糙度为0．101nm,电阻率为5μΩ·cm,薄膜稳定生长速率为0．025nm／cycle。     

半导体锗硅薄膜材料及相关工艺技术

综述了锗硅薄膜材料的特性与应用、制备技术、固相结晶、与过渡金属的固相反应等一系列内容,探讨了提高锗硅薄膜结晶度的工艺手段和各自的优缺点,分析了锗硅薄膜与钴等过渡金属固相反应的特点及在集成电路上的应用.