ZnO／Ga2O3膜的氨化温度对制作硅基GaN纳米材料的影响

通过在不同温度下氨化ZnO／Ga2O3膜，在Si衬底上成功制备了GaN纳米结构材料。氨化前，ZnO层和Ga2O3膜分别通过射频磁控溅射法依次溅射到Si衬底上。用X射线衍射(XRD)、红外傅里叶变换光谱(FTIR)分析了GaN晶体的结构和组分，利用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的形貌。通过对测试结果的分析可知在Si衬底上由ZnO挥发辅助生长出六方纤锌矿GaN纳米结构晶体，并且ZnO／Ga2O3的氨化温度对形成GaN纳米材料具有明显的影响。     

氨化Si基Ga2O3／Al2O3制备GaN薄膜

研究了Ga2O3／Al2O3膜反应自组装制备GaN薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备Ga2O3／Al2O3膜，再将Ga2O3／Al2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到了GaN薄膜。用X射线衍射(XRD)，X光光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和荧光光谱(PL)对样品进行结构、组分、形貌和发光特性的分析。测试结果表明：用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN晶体膜。     

Preparation and Properties of GaN Micro-Ribbons on Ga-Diffused Si （111） Substrates

用射频磁控溅射工艺在室温扩镓硅衬底上沉积Ga2O3膜,然后在氨气气氛下氮化Ga2O3膜得到GaN微米带,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)及光致发光谱(PL)对薄膜样品进行了结构、表面形貌、组分及发光特性分析.SEM图像显示直径约为100 nm～300 nm微米带随机分布在GaN薄膜表面.XRD、XPS及SAED分析表明GaN微米带呈六方闪锌矿多晶结构,择优沿[001]方向生长.P1显示了可能由量子限制效应引起的发光峰,其相对于报道的GaN晶体发光峰有显著蓝移.     

高温氨化Ga2O3形成GaN粉末

采用NH3为N源，以Ga2O3粉末为Ga源高温氨化形成GaN粉末。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)对粉末进行结构、形貌分析。结果表明：当Ga源温度为850℃时得到六方纤锌矿结构的GaN晶体颗粒。     

氨化合成一维GaN纳米线

用氨化溅射Ga2O3薄膜的方法，成功地合成了一维GaN纳米线。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨电镜(HRTEM)对样品进行了分析。生成的GaN纳米线平直光滑，其直径为20nm～90nm，长可达50μm；纳米线为高质量的单晶六方纤锌矿GaN，沿[110]方向生长。用此工艺制备GaN纳米线，避免了在制备过程中引入杂质，合成的纳米线纯度较高。     

Si（111）衬底上生长GaN晶环的研究

利用热壁化学气相沉积在Si(111)衬底上获得GaN晶环，采用扫描电镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)，光致发光(PL)谱和傅里叶红外吸收谱(FTIR)对晶环的组成、结构、形貌和光学特性进行分析。初步结果证明：在Si(111)衬底上获得择优生长的六方纤锌矿结构的GaN晶环。SEM显示在均匀的薄膜上出现直径约为10μm的5品环，由XRD和SAED的分析证实晶环呈六方纤矿多晶结构，FTIR显示GaN薄膜的主要成分为GaN，同时含有少量的C污染，PL测试表明晶环呈现不同于GaN薄膜的发光特性。     

化学镀金属薄膜与磁控溅射的关联性

采用原子力显微镜和X射线衍射仪研究了Al2O3基体上磁控溅射Au/NiCr/Ta多层金属膜基础上化学镀Au膜的生长形貌、晶体取向和残余应力,并与磁控溅射Au膜进行了对比.结果表明:通过化学镀工艺生长的Au膜延续了磁控溅射薄膜柱状晶结构生长的特点,但薄膜生长颗粒出现聚合现象,磁控溅射Au膜的颗粒尺寸约为60 nm,化学镀Au膜尺寸可增加到400 nm左右;化学镀薄膜在磁控溅射薄膜基础上表面粗糙度增大,化学镀工艺对磁控溅射金属薄膜的晶体取向具有承继性,并伴随有晶体取向择优生长的"放大"作用,但对残余应力则有一定的调节作用.     

氨化硅基Ga2O3／Al2O3制备GaN薄膜性质研究

研究了Ga2O3／Al2O3膜反应自组装制备GaN薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备Ga2O3／Al2O3膜，再将Ga2O3／Al2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜。用傅里叶红外谱仪(FTIR)，X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对试样进行结构、组分和形貌分析。通过分析薄膜各方面的性质，得出了用此方法制备氮化镓薄膜的Al2O3缓冲层最佳的厚度为15nm左右，最佳氨化条件是在900℃下氨化15min。     

加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜显微组织和断裂强度的影响

利用DcArcP1asmaJetcVD法制备搀杂氮的金刚石厚膜。研究了在反应气体cH。／Ar／H：中加入N!对金刚石膜显微组织和力学性能的影响。在固定H2、Ar、CH4流量的情况下改变N2的流量，即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例(N／C比，范围从0．06～0．68)，同时在固定的腔体压力(4kPa)和衬底温度(800℃)下进行金刚石膜生长。用扫描电镜(SEM)观察金刚石膜形貌、用X射线衍射表征晶体取向，用三点弯曲的方法来测量金刚石膜的断裂强度。结果表明，氮气在反应气体中的大量加入，对直流等离子体喷射制备金刚石膜的显微组织和力学性能有显著的影响。     

自支撑GaN厚膜制备及其光学性能研究

采用镀Ti插入层在氢化物外延设备中制备了高质量自支撑GaN厚膜。X射线衍射测试发现(0002)峰摇摆曲线的半高宽为260 arcsec;5 K下样品带边发光峰的半高宽为3 meV,室温下样品的带边发光峰也只有20 meV,并且在室温的PL谱中观察不到黄光带;扫描电子显微镜观察显示,腐蚀后的自支撑GaN厚膜表面有位错延伸形成的六角坑,并估算出样品位错密度约为2.1×l07 cm-2。这些结果说明镀Ti插入层有助于提高GaN外延层的晶体质量。通过Raman和低温荧光分析,可以看出自支撑GaN厚膜表面应力已经完全释放。研究了不同温度下样品的荧光特性,证明得到的无应力自支撑GaN厚膜具有很好的晶体质量和光学质量     

Preparation and characterization of GaN films grown on Ga-diffused Si （111） substrates

Hexagonal GaN films were prepared by nitriding Ga2O3 films with flowing ammonia. Ga2O3 films were deposited on Ga-diffused Si (111) substrates by radio frequency (r.f.) magnetron sputtering. This paper have investigated the change of structural properties of GaN films nitrided in NH3 atmosphere at the temperatures of 850, 900, and 950℃ for 15 min and nitrided at the temperature of 900℃ for 10, 15, and 20 rain, respectively. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to analyze the structure, surface morphology and composition of synthesized samples. The results reveal that the as-grown films are polycrystalline GaN with hexagonal wurtzite structure and GaN films with the highest crystal quality can be obtained when nitrided at 900℃ for 15 min.     

Synthesis of GaN nanorods on Si substrates with assistance of the volatilization of ZnO middle layers

GaN nanorods have successfully been synthesized on Si(111) substrates via ammoniating ZnO/Ga2O3 films at 950℃. Ga2O3 thin films and ZnO middle layers were deposited in turn on Si(111) substrates by r.f. magnetron sputtering system. ZnO volatilized at 950℃ in the ammonia ambience and Ga2O3 reacted to NH3 to fabricate GaN nanorods in the later ammoniating process. The volatilization of ZnO layers played an important role in the fabrication. The structure and composition of the GaN nanorods were studied by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR). The orphology ofGaN nanorods was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscope (TEM). The analyses of measured results revealed that GaN nanorods with hexagonal wurtzite stxucture were prepared by this method.     

Catalytic Growth of Large-Scale GaN Nanowires

A novel lanthanon seed was employed as the catalyst for the growth of GaN nanowires. Large-scale GaN nanowires have been synthesized successfully through ammoniating Ga₂O₃/Tb films sputtered on Si(111) substrates. Scanning electron microscopy, x-ray diffraction, high-resolution transmission electron microscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the samples. The results demonstrate that the nanowires are single-crystal hexagonal wurtzite GaN. The growth mechanism of GaN nanowires is also discussed.     

Preparation of GaN Nanorods by Rare Earth Metal Tb Catalyst-Assisted Process

利用稀土金属Tb作为催化剂,通过氨化磁控溅射在Si(111)衬底上的Ga203/Tb薄膜制备出GaN纳米棒.X射线衍射和傅里叶红外吸收谱测试结果表明,制备的样品为六方结构的GaN.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜对样品进行测试,结果显示样品为单晶结构的纳米棒,直径为80～200 nm,长度达几十微米.最后简单地讨论了GaN纳米棒的生长机制.     

以磁控溅射＋自组装反应方式制备GaN薄膜

为了用简单的方法得到GaN薄膜，以射频磁控溅射方法将Ga2O3薄膜沉积到Si（111）衬底上的SiC中间层上，通过其同NH3的自组装反应形成了GaN薄膜。同样，利用磁控溅射方法把SiC层沉积到Si衬底。其目的是为了缓冲由GaN外延层和Si衬底的晶格失配造成的应力。为了比较中间层的作用，对按照两种方案（使用中间层和不使用中间层）实验样品进行了测试和比较。实验结果证实了SiC中间层提高了GaN薄膜的质量。     

氨化Ga2O3 /Nb膜制备的GaN纳米线的光学和微观结构特性的研究

采用射频磁控溅射技术在硅衬底上制备Ga2O3/Nb薄膜,然后在900℃下于流动的氨气中进行氨化制备GaN纳米线.用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜详细分析了GaN纳米线的结构和形貌.结果表明:采用此方法得到的GaN纳米线有直的形态和光滑的表面,其纳米线的直径大约50nm,纳米线的长约几个微米.室温下以325nm波长的光激发样品表面,只显示出一个位于367 nm的很强的紫外发光峰.最后,简单讨论了GaN纳米线的生长机制.     

Effects of Nitridation Temperature on Characteristics of Gallium Nitride Thin Films Prepared Via Two-Step Method

In this research,the growth of GaN thin films on c-plane sapphire(0001) substrates via two-step method without the assist of buffer layer and catalysts was demonstrated.First,gallium oxide(Ga_2O_3) thin films were deposited on sapphire substrates by radio frequency magnetron sputtering method.The deposited Ga_2O_3 thin films were then nitridated at various temperatures.In this research,attention is focused on the influence of nitridation temperatures on the structural and optical properties of the synthesized GaN thin films.It is revealed that 950 ℃ is the optimal nitridation temperature for synthesizing hexagonal wurtzite GaN thin film with preferential(0002) growth direction.     

MOCVD生长GaN力学性能研究

采用MOCVD技术在蓝宝石衬底（0001）面上生长了GaN外延膜，利用原子力显微镜AFM、扫描电镜SEM分析了薄膜表面形貌，利用纳米压痕仪和UMT试验机考察了GaN膜的硬度、临界载荷以及摩擦学性能等。结果表明，薄膜以二维模式均匀生长，表面平整，硬度达22．1MPa，弹性模量为299．5GPa，与衬底结合紧密，临界载荷达1．6N，与GCr15钢球对磨时摩擦系数仅为0．13，与Si3N4陶瓷球摩擦时膜很快就磨穿。