在Si(111)上磁控溅射碳化硅薄膜的H2退火效应

用射频磁控溅射法在常温硅衬底上制备了碳化硅薄膜并研究了氢退火对薄膜的影响.用傅里叶红外透射谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)对薄膜样品进行了结构、组分和形貌分析.结果表明:高温退火后SiC膜的晶化程度明显提高,而且在薄膜中观察到了碳纳米线的形成.     

Au/SiO_2纳米复合膜的形貌及发光特性

采用磁控溅射和退火法在Si(111)衬底上制备Au/SiO2纳米复合薄膜,并在两种实验模式下进行退火处理。模式A:不同的退火温度,退火20min;模式B:退火温度1 000℃,不同的退火时间。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射方法(XRD)和光致发光(PL)等测试手段对退火后的Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性进行了分析。SEM结果表明,在模式A情况下,随着温度的增加,Au纳米颗粒的大小先增加后减小,这与XRD测试结果相吻合。PL结果表明,在模式B情况下,随着退火时间的增加,发光峰强度先增加后减小。在325nm波长下激发,440nm的发光峰与Au颗粒的大小和数量有关,而523nm的发光峰与纳米复合膜的结构有关,这与SEM平面图相吻合。实验结果表明,Au/SiO2纳米复合薄膜的表面形貌、微观结构和发光特性与退火温度及退火时间有很强的依赖关系。     

Electroless CoWP as a Diffusion Barrier between Electroless Copper and Silicon

In this work, an electroless CoWP film deposited on a silicon substrate as a diffusion barrier for electroless Cu and silicon has been studied. Four different Cu 120 nm/CoWP/Si stacked samples with 30, 60, 75, and 100 nm electroless CoWP films were prepared and annealed in a rapid thermal annealing (RTA) furnace at 300°C to 800°C for 5 min. The failure behavior of the electroless CoWP film in the Cu/CoWP/Si sample and the effect of CoWP film thickness on the diffusion barrier properties have been investigated by transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and sheet resistance measurements. The composition of the electroless CoWP films was 89.4 at.% Co, 2.4 at.% W, and 8.2 at.% P, as determined by energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). A 30 nm electroless CoWP film can prevent copper penetration up to 500°C, and a 75 nm electroless CoWP film can survive at least up to 600°C. Therefore, increasing the thickness of electroless CoWP films effectively increases the failure temperature of the Cu/CoWP/Si samples. The observations of SEM and TEM show that interdiffusion of the copper and cobalt causes the failure of the electroless CoWP diffusion barriers in Cu/CoWP/Si during thermal annealing.     

Al掺杂半导体Mg2Si薄膜的制备及电学性质

采用磁控溅射方法和热处理工艺在Si衬底上制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,研究了不同Al质量分数对Mg2Si薄膜结构及其电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Al掺杂Mg2Si薄膜的晶体结构、表面形貌和电学性质进行表征和分析.结果表明:采用磁控溅射技术在Si衬底上成功制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,样品表面表现出良好的连续性,在Mg2Si (220)面具有择优生长性.随着质量分数的增加,结晶度先增加后降低,晶粒尺寸减小,且在Al质量分数为1.58％时结晶度最好.此外,样品电阻率也随着Al质量分数的增加逐渐降低,表明Al掺杂后的Mg2Si薄膜具有更好的导电性,这对采用Mg2Si薄膜研制半导体器件有着重要的意义.     

硅缓冲层提高选区外延生长硅基锗薄膜质量

研究了Si缓冲层对选区外延Si基Ge薄膜的晶体质量的影响。利用超高真空化学气相沉积系统,结合低温Ge缓冲层和选区外延技术,通过插入Si缓冲层,在Si/SiO_2图形衬底上选择性外延生长Ge薄膜。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了Ge薄膜的晶体质量和表面形貌。测试结果表明,选区外延Ge薄膜的晶体质量比无图形衬底外延得到薄膜的晶体质量要高;选区外延Ge薄膜前插入Si缓冲层得到Ge薄膜具有较低的XRD曲线半高宽以及表面粗糙度,位错密度低至5.9×10~5/cm^2,且薄膜经过高低温循环退火后,XRD曲线半高宽和位错密度进一步降低。通过插入Si缓冲层可提高选区外延Si基Ge薄膜的晶体质量,该技术有望应用于Si基光电集成。     

PECVD制备纳米晶多晶硅薄膜

以Si(100)为衬底,采用磁控溅射和射频等离子体增强化学气相沉积系统制备了Si(100)/Al膜/非晶Si膜结构的样品。对该样品进行Al诱导真空退火以制备多晶硅薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)和AFM分析薄膜微结构及表面形貌。实验结果表明,在经过500℃、550℃Al诱导退火后,形成了择优取向为〈111〉晶向的多晶硅薄膜。AFM给出了550℃退火后薄膜表面形貌,为100～200nm大小的圆丘状硅晶粒,密集排列在薄膜表面;并对Al诱导真空退火晶化的机理进行了分析。     

真空还原制备的VO_2热致相变薄膜光学性质研究

本文对不同衬底制备的VO2 薄膜进行了表面形貌测试 ,对其红外透射光谱和Raman光谱进行了研究 ,并进行 370nm -90 0nm波段的光透射测试以及 90 0nm波长的热滞回线特性测试 ,表明所制备VO2 薄膜具有优良的热致相变光学特性 ,薄膜为纳米结构 ,并且结晶状态不同的薄膜其Raman谱位置有明显改变 ,室温时的红外光谱表现出较好的红外振动特性。讨论了薄膜结晶状态对Raman位移的影响以及VO2 薄膜的红外光谱     

PLD法制备ZnO薄膜的退火特性和蓝光机制研究

通过脉冲激光沉积(PLD)方法,在O2中和100～500℃衬底温度下,用粉末靶在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,在300℃温度下生长的薄膜在400～800℃温度和N2氛围中进行了退火处理,用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱表征薄膜的结构和光学特性。XRD谱显示,在生长温度300℃时获得较好的复晶薄膜,在退火温度700℃时获得最好的六方结构的结晶薄膜;AFM显示,在此退火条件下,薄膜表面平整、晶粒均匀;PL谱结果显示,在700℃退火时有最好的光学特性。     

非晶硅薄膜的准分子激光晶化研究

利用Kr准分子激光器晶化非晶硅薄膜, 研究了不同的激光能量密度和脉冲次数对非晶硅薄膜晶化效果的影响.利用X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化前后的样品的物相结构和表面形貌进行了表征和分析.实验结果表明, 在激光频率为1 Hz 的条件下, 能量密度约为180 mJ/cm2时,准分子激光退火处理实现了薄膜由非晶结构向多晶结构的转变;当大于晶化阈值180 mJ/cm2小于能量密度230 mJ/cm2时, 随着激光能量密度增大, 薄膜晶化效果越来越好;激光能量密度为230 mJ/cm2时, 晶化效果最好、晶粒尺寸最大, 约60 nm, 并且此时薄膜沿Si(111)面择优生长;脉冲次数50 次以后对晶化的影响不大.     

Au/SiO_2复合纳米颗粒膜的制备及退火行为研究

室温下用磁控溅射法在Si(111)衬底上生成Au/SiO2复合纳米颗粒膜。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射方法(XRD)对不同温度退火后的Au/SiO2复合薄膜的表面形貌、微观结构进行了表征。SEM结果表明,随着退火温度升高,Au纳米颗粒先形成大的聚集后出现分布均匀的超微颗粒。XRD结果显示700℃时Au的衍射峰最强,随后峰强有所减弱,这与SEM检测结果相吻合。另外实验结果证实在1000℃退火时自组装生成空间分布均匀(直径约为70nm)的Au纳米点,可以用来作为生长一维纳米材料的模板。     

Al掺杂半导体Mg2Si薄膜的制备及光学带隙研究

用磁控溅射方法在Si衬底上制备了Al掺杂Mg2Si薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计研究了掺杂含量对Mg2Si薄膜组分、表面形貌、粗糙度及光学带隙值的影响,XRD结果表明随着Al掺杂量的增加, Mg2Si衍射峰先增强后减弱. SEM及AFM的结果表明随掺杂量的增加,结晶度先增加后降低,晶粒尺寸减小,粗糙度先增加后降低.得到掺杂后薄膜间接跃迁带隙范围为0.423～0.495 eV,直接跃迁带隙范围为0.72～0.748 eV,掺杂前薄膜间接跃迁带隙和直接跃迁带隙分别为0.53 eV、0.833 eV.     

溅射功率对Mg2Si薄膜制备的影响

采用射频磁控溅射系统,在Si(111)衬底上制备了不同溅射功率下的Mg2Si薄膜。通过X线衍射(XRD)和冷场发射电子显微镜镜(FESEM)对Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征,理论分析了Mg2Si薄膜在Si(111)衬底上的外延生长关系,得到了Mg2Si薄膜的外延生长特性。研究结果表明,在80～110 W的溅射功率范围内,Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的外延择优生长特性,并且随着溅射功率的增加Mg2Si(220)衍射峰先增强后变弱,在100W功率下Mg2Si(220)衍射峰最强。     

Mg和V2O5共溅射制备+4价钒的氧化物薄膜

在常温、高真空条件下,采用高纯金属镁靶和V₂O₅靶进行共溅射,利用镁原子的还原性,将+5价的钒还原为+4价,在硅衬底上制备钒的氧化物薄膜。当Mg和V的原子比为1:2时,XPS测试表明薄膜中有V4+和V2+存在。X射线衍射结果显示,制备的薄膜主要成分是MgV₂O₅,且结晶状况良好。温度-电阻率测试结果显示,薄膜在20℃附近有相变行为,电阻温度系数高达－8.6%/K,回线弛豫温度约为0.3℃,负温度系数热敏电阻材料常数高达6700。这一发现为制备非制冷焦平面探测用的热敏薄膜材料提供了新的思路。     

温度对飞秒激光沉积ZnO/Si薄膜的结构和性能的影响

通过飞秒脉冲激光(50 fs,800 nm,1 kHz,2 mJ)沉积技术在n型Si(100)单晶基片上制备了ZnO薄膜.详细研究了基片温度变化以及退火处理对ZnO薄膜的结构、表面形貌及光学性质的影响.X射线衍射(XRD)结果表明,不同温度下(20~350℃)生长的ZnO薄膜具有纤锌矿结构,并且呈c轴择优取向;当基片温度为80℃时,薄膜沿(002)晶面高度择优生长;当基片温度为500℃时薄膜沿(103)晶面择优生长,场发射扫描电子显微镜(FEEM)结果表明薄膜呈纳米晶结构,并观察到了ZnO的六方结构.进一步通过透射光谱的测量讨论了基片温度及退火处理对ZnO薄膜光学透射率的影响,结果表明退火后薄膜的透射率增大.     

溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法在锌片和硅片表面制备氧化锌薄膜.采用XRD、SEM等分析测试手段对比了不同的配置比和衬底对氧化锌薄膜的相组成和显微形貌的影响.实验结果表明:与Si片相比,Zn片衬底对样品的衍射峰幅度产生一定的影响;所制备出来的样品都在衍射角2θ=34.4°附近出现衍射峰;当Zn2+浓度不同时,得到的ZnO薄膜的形貌不同.     

磁控溅射YSZ薄膜的激光损伤阈值

利用射频磁控溅射方法在不同衬底上制备出掺Y2O3 8 %的YSZ薄膜, 用X射线衍射、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜和透射光谱测定薄膜的结构、表面特性和光学性能, 研究了退火对薄膜结构和光学性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高, 薄膜结构依次从非晶到四方相再到四方和单斜混合相转变, AFM分析显示薄膜表面YSZ颗粒随退火温度升高逐渐增大, 表面粗糙度相应增大, 晶粒大小计算表明, 退火温度的提高有助于薄膜的结晶化, 退火温度从400 ℃到1100 ℃变化范围内晶粒大小从20.9 nm增大到42.8 nm; 同时根据ISO11254-1激光损伤测试标准对光学破坏阈值进行了测量, 发现与其他电子束方法制备的YSZ薄膜损伤阈值结果比较, 溅射法制备的薄膜损伤阈值有了一定程度的提高。     

衬底对V2O5薄膜微观结构的影响

在常温下,用sol-gel法在普通玻璃和单晶Si衬底上制备了V2O5薄膜,并将样品在空气中于500℃进行热处理。通过XRD和SEM对比分析了不同衬底上样品的微观结构,用分光光度计测试了玻璃衬底上样品在350~850nm的光学特性。结果表明:在玻璃和Si衬底上分别得到了β-V2O5和α-V2O5薄膜,两种样品的纯度高、相结构单一和结晶度好。β-V2O5薄膜的光学带隙Eg为2.33eV。     

工作压强和退火温度对SiC薄膜结构的影响

用双射频共溅射和溅射后退火的方法在单晶Si(111)衬底上制备了SiC薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)分析了样品的物相组成、形貌和结构。研究发现,此种方法制备得到8H-SiC薄膜,在1.5～3Pa时增大工作压强有利于SiC薄膜退火之后结晶,同时薄膜沉积速率降低,使生长变致密,粗糙度减小,薄膜表面趋于平滑。对SiC薄膜进行850、1000、1150℃退火,结果表明,适当升高退火温度有利于提高薄膜的结晶质量和晶化程度,提高薄膜的致密度,降低薄膜中的缺陷密度。     

Optical and microstructural characterization of the effects of rapid thermal annealing of CdTe thin films grown on Si (100) substrates

The effects of rapid thermal annealing (RTA) on CdTe/Si (100) heterostructures have been studied in order to improve the structural quality of CdTe epilayers. Samples of CdTe (111) polycrystalline thin films grown by vapor phase epitaxy (VPE) on Si (100) substrates have been investigated. The strained structures were rapidly thermally annealed at 400°C, 450°C, 500°C, 550°C, and 600°C for 10 sec. The microstructural properties of the CdTe films were characterized by carrying out scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), and atomic force microscopy (AFM). We have shown that the structural quality of the CdTe epilayers improves significantly with increasing annealing temperature. The optimum annealing temperature resulting in the highest film quality has been found to be 500°C. Additionally, we have shown that the surface nucleation characterized by the island size distribution can be correlated with the crystalline quality of the film.     

Electrical and compositional properties of TaSi2 films

Tantalum silicide (TaSi₂) thin films were sputter deposited on p- and n-type silicon substrates using ultrapure TaSi₂ targets. The TaSi₂/Si samples were annealed in nitrogen or forming gas or oxygen containing steam at temperatures in the range of 400–900°C. The sheet resistances of TaSi₂/Si were measured by four-point probe before and after anneal. The structure of these films was investigated using x-ray diffraction (XRD) methods. It has been found that the sheet resistance decreases with the increase in annealing temperature and also with the increase in film thickness. X-ray diffraction patterns show changes in the morphological structure of the films. Oxidation characteristics of the film have been investigated in the temperature range of 400–900°C in oxygen containing steam ambient. The oxidation time ranged from 0.5 to 1.5 h. No oxide formation of the tantalum silicide films was observed in this investigation. This has been attributed to the high purity of TaSi₂ sputter targets used in the preparation of the films.