衬底取向对 Al 掺杂3C-SiC 薄膜微结构的影响

采用低压化学气相沉积(LPCVD)法分别在 Si(100)和 Si(111)衬底上制备了 Al 掺杂的3C-SiC 薄膜。采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、Raman 光谱对所制备薄膜的微结构、形貌以及内部应力的演变进行分析。结果表明：在 Si(100)衬底上制备的 Al 掺杂 SiC 薄膜具有较好的结晶质量,而且结晶质量受 Al 掺杂浓度的影响比较大。Al 掺杂 SiC 薄膜的生长模式为二维层状生长模式。Si(100)衬底上所制备的 Al 掺杂 SiC 薄膜表面为层状的四边形结构,而 Si(111)衬底上的 Al 掺杂 SiC 薄膜表面为层状的截角三角形结构。Si(100)衬底上的薄膜厚度略大于 Si(111)衬底上的。由于 Al 离子的掺入和薄膜厚度的增加,Si(100)衬底上所制备的 Al 掺杂 SiC 薄膜内部的应力得到很好的释放。Si(111)衬底上的 Al 掺杂 SiC 薄膜内部的应力则由张应力模式转为压应力模式,而且纵光学声子(LO)、横光学声子(TO)特征峰分离变大,出现这种现象的原因可能与 Al3+替代 Si4+使 SiC离子性增强和生长模式的转变有关。     

Al-Sn共掺杂浓度对ZnO薄膜的结构和光电性能的影响

在石英玻璃衬底上,通过溶胶-凝胶旋涂法制备Al-Sn共掺ZnO薄膜(ASZO)。研究表明,所有ASZO薄膜样品都沿c轴择优取向生长;适当的Al-Sn共掺浓度,可以促进ZnO薄膜结晶,提升薄膜的载流子迁移率,同时还可以观察到ASZO薄膜表面生长出六角柱状结构晶粒。随着Al-Sn元素掺杂浓度的改变,所获薄膜的最高平均光学透过率达到95%以上。由于Al-Sn元素间固溶比不同,适当的掺杂浓度可以提升Al-Sn元素的掺杂效率,提升薄膜内部的载流子浓度,降低薄膜电阻率,得到ASZO薄膜最低电阻率5.7×10~(-2)Ω·cm。     

Ba(Zr0.3Ti0.7)O3薄膜的结构及性能

用溶胶-凝胶法分别在Pt/Ti/SiO2/Si和LaNiO3/Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了锆钛酸钡[Ba(Zr0.3Ti0.7)O3,BZT]薄膜.相结构及介电性能研究表明:衬底和薄膜厚度对BZT薄膜性能具有显著影响.制备在LaNiO3/Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的BZT薄膜具有(100)面的择优取向,其介电常数及介电损耗则随着薄膜厚度的增加而降低.对制备在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的BZT薄膜,在薄膜厚度低于500nm时,其介电常数随薄膜厚度增加而增加,大于500nm时又有所减小.     

溶胶-凝胶法制备Sm2O3光学薄膜

以氯化钐为起始原料,采用溶胶-凝胶法在玻璃和Si(100)基板上制备了Sm2O3光学薄膜,在300～800℃对薄膜进行1～3 h热处理.采用X射线衍射、原子力显微镜和紫外-可见自记式分光光度计等对薄膜的结晶取向、显微结构和光学性能进行了表征.结果表明:Sm2O3薄膜在玻璃基板和Si(100)基板上均表现出沿(311)晶面定向生长的特征;Si基板更有利于生长致密而且结晶良好的薄膜;所制备的薄膜对紫外线有强烈吸收作用,而对可见光有较好的透过作用,随着热处理温度的升高,薄膜结晶性变好,取向性增强,光吸收性能增强,薄膜的禁带宽度减小.     

单晶硅衬底异质外延3C-SiC薄膜研究进展

3C-SiC薄膜的外延生长一直是SiC材料制备领域的一个热点,单晶Si衬底异质外延3C-SiC是实现大尺寸、低成本薄膜的有效方法,备受人们关注.单晶Si与3C-SiC之间存在较大的晶格失配(20％)和热膨胀系数差异(8％),严重制约着高质量单晶薄膜的制备.本文对单晶Si衬底异质外延3C-SiC薄膜的基本原理和工艺过程进行了总结,着重介绍了薄膜生长中的缺陷和可控掺杂方面的研究进展以及面临的挑战,并对今后的研究热点做了归纳展望.     

(100)择优取向对0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)无铅压电薄膜的结构和性能影响

通过激光脉冲沉积技术(PLD)在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(简称Pt)和具有LaNiO_3缓冲层的Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(简称LNO/Pt)两种衬底上制备了0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)(简称BNT-BT-AB)薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和铁电分析仪等对薄膜的结构和性能进行了测试和表征。结果表明:Pt衬底上BNT-BT-AB薄膜为随机取向,晶粒形貌为立方块状,剩余极化强度2P_r=20.38μC/cm~2,介电可调为19%,局部有效压电系数d~*_(33)为130pm/V;LNO/Pt衬底上BNT-BT-AB薄膜呈现高度的(100)择优取向,薄膜表面平整,剩余极化强度2P_r=21.25μC/cm~2,介电常数(700)和介电可调性(23%)均大于随机取向薄膜,d~*_(33)提高到150pm/V。     

化学浴沉积硫化铅薄膜及其晶体结构

采用化学浴沉积法(CBD)在玻璃衬底上制备了PbS薄膜,探究了沉积时间(20～100 min)对其厚度、微观形貌、晶体结构和禁带宽度的影响.结果表明,化学浴沉积所得的PbS薄膜均匀、致密,呈镜面光亮的黑色.随着沉积时间的延长,PbS薄膜厚度先快速后缓慢增大,微观形貌逐渐由片状结构转变为立方体结构,择优生长取向从(200)转变为(220),禁带宽度先减小后增大.沉积60 min所得PbS薄膜的厚度约为853 nm,以(220)晶面为生长取向,禁带宽度为0.205 eV,光学性能最佳.     

溶胶-凝胶方法制备ZnO：Al薄膜及其制备工艺条件研究

采用Sol—Gel工艺在玻璃基片上制备出C轴择优取向性、高可见光透过率以及高电导率的Al^3＋离子掺杂的ZnO透明导电薄膜ZnO：Al（ZAO薄膜）．并研究了退火温度、Al掺杂量等对其光电性能的影响．结果表明，溶胶-凝胶法制备ZAO薄膜的最佳工艺条件为：溶胶浓度0．75mol／L、掺杂量1．5atm％，镀膜层数10层（厚度约为136nm）、退火温度600℃．     

Mg-Co共掺杂对ZnO-TCO薄膜光学特性及微观结构的影响

研究了Sol-Gel法制备不同掺杂浓度的Mg-Co共掺杂对ZnO-TCO(transparent conductive oxide,TCO)薄膜的微观结构及光学特性的影响。样品的光学、成分结构及表面形貌特性表征分别利用荧光光谱仪、紫外-可见-近红外光谱仪、XPS、X射线衍射仪、扫描电子显微镜。结果发现:Mg、Co均以离子态对ZnO进行了替位掺杂,薄膜的生长特性均呈现(002)峰择优取向;掺杂前,ZnO薄膜晶粒尺寸较小,表面平整、颗粒疏松;共掺杂后,薄膜表面团簇增加。Mg-Co掺杂比例为2∶2时,薄膜的内部缺陷增多,结晶质量明显下降。由光透过率谱发现薄膜在可见-近红外区域的光透过率基本保持在95%左右,由于掺杂Co,薄膜的禁带宽度变窄,在波长500~650 nm之间出现了特征吸收峰,蓝色发光增强,并且紫外发光峰发生红移。     

Bi:YIG石榴石薄膜生长工艺和磁光性能研究

本文采用脉冲激光淀积PLD法在Si基片上生长了Bi掺杂钇铁石榴石(Bi:YIG),得到了Bi_(1.5)Y_(1.5)Fe_5O_(12)磁光薄膜。通过改变衬底温度和反应氧分压来控制淀积的薄膜质量。利用X射线衍射仪(XRD)和法拉第旋光测试装置测定了样品的物相结构和磁光性能。结果表明,在单步淀积生长Bi_(1.5)Y_(1.5)Fe_5O_(12)/Si过程中,基底温度越低、氧分压越高,越有利于薄膜结晶;同时生长了种子层YIG的Bi_(1.5)Y_(1.5)Fe_5O_(12)/YIG/Si的薄膜,较高的淀积温度和较高的氧分压是生长高结晶度Bi:YIG的必要条件。生长了种子层的薄膜结晶效果明显优于一步淀积生长的薄膜,且具有大的比法拉第旋转角,可以改善薄膜的磁光性能。     

LaNiO3缓冲层厚度对Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15薄膜结构和电性能的影响

利用溶胶–凝胶法在Si（100）衬底上制备了具有（110）取向的LaNiO3薄膜,然后在LaNiO3/Si（100）上制备了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15（Ca0.4Sr0.6BTi）薄膜。研究了LaNiO3缓冲层厚度对Ca0.4Sr0.6BTi薄膜结构和电性能的影响。结果表明,当引入LaNiO3厚度为250 ...     

La~(3+)、Nd~(3+)掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)纳米薄膜铁电和介电性能的优化（英文）

采用溶胶-凝胶法和快速热处理工艺,在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(100)衬底上制备出Bi_4Ti_3O_(12)及其La~(3+)、Nd~(3+)掺杂系列铁电薄膜Bi3.5(La/Nd)_(0.5)Ti_3O_(12),并对其相组成、微观结构、铁电和介电性能进行了研究。X射线衍射谱和SEM综合显示,薄膜均匀、致密,呈随机取向的多晶钙钛矿结构。铁电和介电性能研究表明:其掺杂系列较未掺杂薄膜具有更优异的极化行为和矩形度(剩余极化强度Pr从9.35μC/cm2增至15.53和26.24μC/cm2)、更低的漏电流密度(从10-4 A/cm2降至10-6 A/cm2甚至10-9 A/cm2)和更高的介电常数,但同时介电损耗也逐渐增加(高频段时tanδ从0.02增至0.10和0.25)。     

Si(111)衬底上生长的ZnO薄膜的光学特性研究

利用等离子体分子束外延(P-MBE)设备在Si(111)衬底上制备了高质量的ZnO薄膜.通过扫描电镜观察了ZnO薄膜的表面形貌为的六角结构.X射线衍射谱显示ZnO薄膜为C轴择优取向的,ZnO(002)取向X射线衍射峰的最大半宽度仅0.18°.并通过室温和变温发光谱对ZnO薄膜的发光特性进行了研究.在低温下ZnO的发光以...     

掺钕钛酸铋薄膜的金属有机溶液分解法制备和性能研究

以无机盐为原料 ,采用金属有机溶液分解法在石英衬底上制备了不同钕含量的掺钕钛酸铋 (Bi4 -xNdxTiO1 2 ,BNT)薄膜。用X射线衍射和Raman光谱研究了薄膜的相组成和结构特征 ,用原子力显微镜对薄膜表面形貌和结晶颗粒度大小进行了分析。经过光学透射谱研究得到了薄膜的光学常数。结果表明 :不同钕含量的薄膜经 70 0℃退火处理后 ,都结晶为铋系层状钙钛矿结构 ,薄膜表面平整、无裂纹和空洞 ,颗粒大小为 80～ 10 0nm。Raman光谱分析发现 :当薄膜中钕含量 (x值 )小于 1时 ,钕离子只取代钙钛矿层中A位铋离子 ;而当钕含量超过 1以后 ,Bi2O2 层中的铋离子也被部分取代。透射谱分析得到了Bi3.2 5Nd0 .75Ti3O1 2 薄膜的线性折射率、线性吸收系数和光学带隙分别为 1.92 ,1.98× 10 2cm- 1 和 3 .5 6eV。     

化学溶液沉积法制备Bi4Ti3O12铁电薄膜及其性质的研究

报道了用化学溶液沉积法采用价格低廉的原料在电阻率为6～9Ω·cm的n型Si(100)衬底上生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,并对薄膜的性质进行了研究。结果表明此制膜工艺简单,成本低,制备的Bi4Ti3O12铁电薄膜具有较低的结晶温度,且薄膜均匀,致密,无裂纹。在650℃下退火30min时得到的Bi4Ti3O12铁电薄膜具有良好的绝缘性和铁电性,薄膜的剩余极化Pr＝4.9μC/cm2,矫顽电场Ec＝87kV/cm。     

沉积温度对射频磁控溅射TiN薄膜结构和表面形貌的影响

在不同沉积温度(25~400°C)下,利用射频磁控溅射技术在Si(100)基底上制备了TiN薄膜。采用X射线衍射仪和原子力显微镜研究了沉积温度对膜结构和表面形貌的影响,计算了晶面间距和晶格常数,分析了薄膜的应力性质。实验结果表明,不同沉积温度下制备的TiN薄膜主要含有(111)和(220)两种取向,以(220)为择优取向;随着温度的升高,薄膜晶化质量先提高然后趋于稳定。薄膜内应力为压应力,且随温度的升高而有所增大。随沉积温度升高,薄膜晶粒尺寸变小,表面结构更加均匀致密。     

掺锶对钛酸铅薄膜结晶性能的影响

钛酸锶铅(PST)薄膜是一类重要的铁电薄膜材料.采用溶胶-凝胶法在硅(100)衬底上制备了钛酸锶铅薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等表征手段,表征了不同锶掺杂量及不同退火温度对薄膜结晶性能的影响.通过实验发现:锶掺杂对薄膜的微观结构和表面形貌有重要的影响.由XRD谱图发现,随着锶掺入量的增加,Pb 1-xSrxTiO3薄膜中的晶轴比、晶胞体积都逐渐减小,晶化温度降低.通过AFM发现,相同掺锶量的薄膜随着退火温度的升高,结晶性能增强,颗粒增大,粗糙度增加.     

衬底温度调制生长GZO薄膜的性能研究

利用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备ZnO∶Ga透明导电氧化物薄膜,主要研究了一种类调制掺杂工艺对GZO薄膜的薄膜形貌结构和光电性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)和四探针测试仪对GZO薄膜进行表征。结果表明:不同的衬底温度调制下生长的GZO薄膜都具有明显的c轴择优取向,对于衬底温度调制条件下,在150℃/RT条件下的薄膜结晶最好,且在可见近红外波段(480~1600 nm)平均透过率达到85.4%左右,薄膜最低方阻达到60Ω/□。     

磁控溅射法制备纳米Cu薄膜及其微结构的研究

采用磁控溅射法制备出以ITO为基底的纯Cu薄膜,考察溅射时间和基底温度等工艺条件对生长Cu薄膜的影响.用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的形貌、厚度和结构进行表征.实验结果表明:在一定范围内调控衬底温度和溅射时间,可获得不同形貌、尺寸和厚度的Cu薄膜,所得薄膜的晶体结构为面心立方结构,均沿(111...     

连续离子层吸附反应(SILAR)法制备纳米Cu_2O薄膜

采用低温液相薄膜制备工艺--连续离子层吸附反应(SILAR)法,在玻璃衬底上制备了纳米Cu2O薄膜,考察了工艺参数对薄膜质量和薄膜表面形貌的影响,对薄膜的生长速率与反应溶液浓度、反应温度以及循环次数的关系进行了研究和分析。结果表明,采用连续离子层吸附反应(SILAR)法有利于制备高质量的纳米Cu2O薄膜,连续离子层吸附反应(SILAR)法可以有效去掉疏松的离子,每次循环吸附反应都能使紧密吸附的离子转化成致密的纳米Cu2O薄膜,这样既有利于纳米Cu2O颗粒的生成,同时减少了污染和降低了成本。试验表明,制备纳米Cu2O薄膜的最佳反应温度为70℃,最佳反应溶液浓度均为1 mol/L,纳米Cu2O薄膜的膜厚随着循环次数的增加而增加,循环40次可制得厚度为0.38μm的薄膜。经XRD和SEM测试,所制备的薄膜纯度高,表面平整且致密,Cu2O颗粒大小约为100 nm。