离子束辅助沉积制备TiN/Si3N4纳米超硬膜的工艺研究

采用离子束辅助沉积法(Ion beam assisted deposition,IBAD)在单晶硅片上进行沉积制备了TiN/Si3N4纳米复合超硬薄膜;研究了辅助束流、轰击能量和Ti:Si靶面积比等工艺参数对TiN/Si3N4超硬纳米复合薄膜性能的影响.此外采用纳米硬度计、光电子能谱(X-ray photoelectron spectrum,XPS)和x射线衍射分析(X-raydiffraction,XRD)方法研究了纳米复合薄膜的性能、成分与组织结构;采用原子力显微镜(Atomic forcemicroscopy,AFM)分析了薄膜的表面形貌,并初步探讨了TiN/Si3N4纳米复合超硬薄膜的生长机理.     

动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜的X射线光电子能谱与俄歇电子能谱研究

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100 keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品.对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy,AES)的分析研究.发现Ar 离子束制备的氧化铬薄膜主要是Cr2O3化合物,而O 离子束制备的氧化铬薄膜含有其它价态的铬氧化物.Ar 离子束制备氧化铬薄膜的污染碳少于O 离子束制备.与O 离子束制备相比较,相同能量的Ar 离子束轰击更有利于提高沉积的Cr原子与周围O2的反应性;Ar 离子束制备的氧化铬薄膜过渡层的厚1/3左右,较厚的过渡层显示了制备的薄膜具有较好的附着力.     

CHN薄膜的制备

文章简要描述了空心阴极等离子体化学气相沉积(HPCVD)的原理，以及用HPCVD方法制备CHN薄膜的工艺和实验结果。用XPS和AFM分别分析了CHN薄膜中C和N的成分及表面形貌，并得到了一定条件下的薄膜沉积速率。     

磁控溅射沉积U薄膜性能研究

采用X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描透射电镜(STEM)分析了在Al薄膜基材上磁控溅射沉积U薄膜的表面形貌、组织和结构;分别采用排代法、霍美尔(T20S)粗糙度测量仪测量了薄膜的密度和表面粗糙度.结果表明溅射沉积的U薄膜由金属U和少量UO2组成,薄膜结构属微晶和无定形态,密度是块材密度的(75±5)%,表面粗糙度小于0.3 μm.     

SiC薄膜的阻氚性能研究

在不锈钢基体表面用离子束混合技术沉积SiC薄膜,然后用能量为5 keV的H+对其辐照直至剂量达到1×1018/cm2,再用二次离子质谱分析(SIMS)分析H+在SiC薄膜中深度分布和正离子谱,研究薄膜的阻氢性能和阻氢机理;最后采用渗透实验对涂覆在不锈钢基体表面的SiC材料的氚渗透系数进行测试,对其阻氚性能进行验证.结果表明,在不锈钢基材表面涂覆的SiC薄膜具有良好的阻氢性能,可将氚的渗透率降低4个数量级以上,SiC薄膜的阻氢是由于氢与薄膜中的硅、碳悬挂键反应形成诸如C-H、C-H2、C-H3、Si-H、Si-H2和Si-H3引起的.     

氩离子辐照对ZrO2—Y2O3薄膜的结构影响

为了研究离子辐照对薄膜结构的影响,对氩离子辐照磁控溅射沉积的ZrO_2-8%(m/m)Y_20_3薄膜,用XRD、AES及XPS进行微观分析。结果表明,溅射沉积的无定形薄膜经离子辐照后发生了晶化,膜内元素与基体元素发生了显著的混合,表面污染的碳向膜内迁移。此外,还研究磁控溅射沉积ZrO_2-8%(m/m)Y_2O_3薄膜氩离子辐照前后表面Zr(3d),Y(3d),O(1s)结合能的位移情况。     

氦离子辐照下金属钯薄膜的微观行为研究

采用电子束蒸发镀膜技术,在Si(100)面基底上沉积金属钯薄膜,并采用台阶仪和透射电子显微镜(TEM)对薄膜的厚度和结构进行表征.选取不同能量、不同剂量的氦离子束对钯薄膜进行注入实验,注入后,用X射线衍射分析(XRD)分析薄膜的微观行为.实验结果显示,在固定注入能量时,随着注入剂量的增加,钯薄膜的晶格发生膨胀,膨胀与注入造成的离位钯原子以及氦-空位复合物在晶格中的存在有关.原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)的测试结果表明,由于溅射作用,薄膜表面变得略为平坦.     

偏压对ECR-微波等离子增强沉积ZrN薄膜的结构及性能的影响

利用ECR-微波等离子溅射沉积技术加不同偏压在45#钢基体上制备了ZrN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对薄膜的微观组织结构进行了分析。结果表明,无偏压时薄膜为非晶膜,随着偏压的升高,薄膜呈ZrN晶体结构。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试了薄膜表面形貌。薄膜表面平整,但仍存在局部缺陷;粗糙度(RMS)在0.311—0．811nm之间变化,轮廓算术平均值(Ra)在0．239-0．629nm之间变化。同时利用电化学极化实验在0．5mol／LNaCl溶液中测试了基体及薄膜的耐蚀性能,基体自腐蚀电位Ecorr为-512．3mV,样品Ecprr在-400．3--482．6mV之间变化,45#钢基体自腐蚀电流Icorr为9．036μA,样品Icorr。在0．142—0．694μA之间变化。并讨论了偏压对薄膜的微观组织和耐蚀性能产生影响的原因。     

半导体硼柱形微靶电火花加工技术

在惯性约束聚变研究中,硼的柱形微靶可作为黑腔填充材料。本文通过电火花铣削加工技术,采用含碳较高的电介质,利用导电性能较好的钨钢作电极材料,实现了半导体硼柱形微靶加工。通过奥林巴斯测量显微镜对硼柱直径进行了测量,测量结果表明,硼柱的直径加工精度可控制在小于±10μm。采用扫描电镜对形貌进行了分析,结果表明,加工前后硼的表面形貌未改变。通过能谱分析了硼柱表面的导电层成分及通过X射线能谱(XPS)分析了碳元素价态,结果表明,电火花铣削加工过程中,由于电介质分解生成游离态的碳及电极材料熔融后沉积在硼表面,形成辅助导电层,通过对辅助导电层加工,产生的瞬时高温使硼熔融气化,从而实现对半导体硼的加工。     

真空高温氢化法制备Pd-Zr复合膜

为了获得低成本、高渗氢率、长寿命、高强度的选择渗氢膜,耐熔金属锆(Zr)被选作复合膜的基体。在真空 4.0×10-4 Pa、温度 650 ℃的反应条件下,锆表面氧化 膜 松动 、分解 ,氧化膜被去除 ;再在氢气氛中使其洁净表面上生成一层氢化锆 保 护 膜 ; 在真空度为 6.6×10-6 Pa 下,采用离子溅射镀膜法,在锆片(φ 50 mm×0.23 mm)的双表面上分别镀上了一层厚约 400 nm 的钯(Pd)薄膜,钯膜均 、细 腻 、光洁 , 膜厚易控制 ;再经过退火处理 ,制得了 Pd-Zr复合膜, 膜面致密 , 钯膜与基体锆结合力强 ,内应力消失 。采用 X 射线衍射(XRD)和 X 光电子能谱(XPS)对锆表面及复合膜表面进行了分析。制备的 Pd-Zr 选择渗氢复合膜对核燃料和聚变燃料的纯化及反应堆增殖剂中氚的提取将具有很大的应用前景。     

Modification of DLC films by Ni ions implantation

Enhanced diamond-like carbon (DLC) multilayer films were produced by a method of alternating the magnetic filtered vacuum cathode arc deposition and the metal vapor vacuum arc (MEVVA) implantation of Ni⁺ ions. The microstructure and mechanical properties of these multilayer films were studied by XPS, Raman, SEM, AFM, XRD, nano-intender and internal stress measurement. The results reveal that with the increasing dose of implanted Ni⁺ ions, the sp³ contents are declining and reduction of the nanohardness and release of the internal stress are observed.     

离子束辅助沉积立方氮化硼的试验研究

运用离子束辅助沉积(IBAD)法在硅片上制备了立方氮化硼(c—BN)薄膜，研究了辅助能量、辅助束流及辅助束中氮气含量等参数对膜中c—BN含量的影响。用红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)分析技术对得到的c—BN膜进行了分析。结果表明：合适的离子辅助能量能够获得c—BN含量高的薄膜；膜中c—BN的含量随辅助气体中N2含量的提高而增加；辅助束流对薄膜的形成影响不明显。     

氢气流量对类金刚石薄膜结构与性能的影响

采用直流/射频耦合反应磁控溅射法在Si（100）衬底上成功制备出类金刚石（DLC）薄膜。利用表面轮廓仪、Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪表征所制备薄膜在不同氢气流量下的沉积速率和化学结构,讨论了氢气流量对薄膜沉积速率和化学结构的影响;利用纳米压痕技术及曲率弯曲法表征薄膜的力学性能;利用扫描电镜和原子力显微镜表征薄膜的表面形貌与粗糙度。研究表明：随着氢气流量的增加,所制备薄膜的沉积速率逐渐减小,而薄膜中sp³键的含量逐渐增大。当氢气流量为25 mL/min时,薄膜中sp³键的含量为36.3%,薄膜的硬度和体弹性模量分别达到最大值17.5 GPa和137 GPa。同时,所制备薄膜的内应力均低于0.5 GPa,有望成功制备出低内应力的高质量DLC厚膜。随着氢气流量的增加,DLC薄膜的表面变得更致密光滑,且表面均方根粗糙度由5.40 nm降为1.46 nm。     

Erosion of thin hydrogenated carbon films in oxygen,oxygen/hydrogen and water plasmas

The erosion of amorphous hydrogenated carbon films in oxygen, oxygen/hydrogen and water electron cyclotron resonance plasmas was investigated by in situ ellipsometry. The erosion was measured as a function of the energy of the impinging ions and the substrate temperature. Erosion is most effective in pure oxygen plasmas. The erosion rate rises with increasing ion energy and substrate temperature, in the latter case however only at low ion energies. The reaction layer at the surface of the eroded film is further analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The C 1s peak of the XPS spectra shows, that oxygen is implanted in the films and forms double and single bonds to the carbon atoms. This modification, however, is limited to a few atomic layers.     

Fabrication of Si–C–N compounds in silicon carbide by ion implantation

The chemical variation and depth profile of silicon carbide implanted with nitrogen and overgrown with epitaxial layer has been studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results of this study have been supplemented by transmission electron microscopy (TEM) imaging and electron energy loss-spectroscopy (EELS) in an attempt to correlate the chemical and structural information. Our results indicate that the nitrogen implantation into silicon carbide results in the formation of the Si–C–N layer. XPS revealed significant change in the bonding structure and chemical states in the implanted region. XPS results can be interpreted in terms of the silicon nitride and silicon carbonitride nanocrystals formation in the implanted region which is supported by the electron microscopy and spectroscopy results.     

离子注入提高高速钢W18Cr4V的耐磨性

1979年英国的N.E.W.Hartley采用注入CO~+的方式注碳,经CO~+注入的工具插件 (4Ni1Cr)和拉丝模(WC—6％CO),获得了磨损降低、寿命延长的好效果。1976年英国的I·H·Willson和1978年苏联的I.M.Belii曾分别报道用N~+注入Ti膜成功地合成了TiN,并对其电性能进行了系统研究。1981年中国台湾的P.A.Chen和T.T.Yang也用N~+轰击沉积在Si片上的1200A厚的Ti膜,成功地合成了化合物TiN,并用RBS和X-ray衍射对合成的化合物进行了鉴定。本实验采用CO~+注入高速钢,N~+注入高速钢表面镀Ti样品,与常规的N~+注入及空白样品进行对比,对注入后表面硬度和耐磨性的变化、注入层的成份、组织结构等进行了研究。实验结果表明,这两种注入工艺获得了比N~+注入更佳的效果。     

Thin relaxed SiGe layer grown on Ar^＋ ion implanted Si substrate by ultra-high vacuum chemical vapor deposition

1 Introduction Relaxed SiGe layers have gained considerable attention due to their applications in strained Si/SiGe high electron mobility transistor, metal-oxide-semi- conductor field-effect transistor (MOSFET) and other devices. High-quality relaxed SiGe templates, espe- cially those with low threading dislocation density and smooth surface, are crucial for the electrical perform- ance of devices.[1,2] In order to realize high-quality relaxed SiGe layer with such good characteristics, …     

离子注入半导体的快速热退火与SOI技术

自1977年以来,为了摸索离子注入半导体的新退火方法,各国学者进行了大量的研究工作。这种努力是从激光退火的研究开始的。激光与半导体材料相互作用的研究,已派生出若干很有生命力的应用项目,其中,快速热退火、SOI(Semiconductor on Insulator)技术等已显示了重要的应用前景,并正在走向实用化。