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。     

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.     

Mg膜厚度对Mg2Si半导体薄膜结构及方块电阻的影响

采用射频磁控溅射系统和热处理系统制备了Mg2Si半导体薄膜.首先在Si衬底上溅射不同厚度的Mg膜,然后在真空退火炉中进行低真空热处理4h制备一系列Mg2Si半导体薄膜.采用台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Mg2Si薄膜样品的结构、表面形貌、剖面进行表征,研究了Mg膜厚度对Mg2Si半导体薄膜生成的影响.结果表明,在Si衬底上制备出以Mg2Si (220)为主的单一相Mg2Si薄膜,且Mg2Si (220)的衍射峰强度随着Mg膜厚度的增加先增大后减小,Mg膜为2.52 μm时,制备的Mg2Si薄膜表现出了良好的结晶度和平整度.最后,研究了Mg膜厚度对Mg2Si薄膜方块电阻的影响.     

Mg2Si薄膜在Si(100)衬底上的外延生长研究

采用直流磁控溅射系统,在Si(100)衬底上制备了外延Mg2Si半导体薄膜。通过XRD和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征,理论分析了Mg2Si薄膜的消光特性对Mg2Si薄膜外延取向的影响,得到了Mg2Si薄膜的外延取向特性。结果表明,在Si(100)衬底上,外延Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的择优生长特性。     

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.     

对向靶溅射AIN薄膜的研究

本文介绍了采用对向靶溅射装置,在较低的基片温度下(<70℃)制备AlN薄膜的方法。通过控制溅射气氛和成膜速率,可以得到符合化学式量比的优质AlN薄膜。将该AlN薄膜作为磁光薄膜的光学匹配膜,使磁光克尔旋转角从0.32°增加到0.72°。     

蒸发时间对Mg_2Si薄膜的影响

本文旨在研究Mg_2Si半导体薄膜的制备过程中,蒸发时间对Mg_2Si薄膜的影响。通过采用电阻式热蒸发及退火工艺的制备方法制备了Mg_2Si半导体薄膜。在低真空(10-1~10-2Pa),400℃热处理4h条件下,研究在80A蒸发电流时,不同蒸发时间对Mg_2Si薄膜的影响。并采用扫描电镜手段对实验形成的Mg_2Si薄膜的结构进行了表征。最后得出结论:低真空(10-1~10-2Pa),400℃热处理4h条件下,蒸发时间为16min是制备高质量Mg_2Si半导体薄膜的最佳蒸发时间。     

离子束溅射宽带吸收薄膜设计与制备技术研究

Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性,可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜,基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法,计算了Si薄膜的光学常数,并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率,设计了吸收率为2%和10%的宽带（1 000~1 400 nm）吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜,对于A=2%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%;对于A=10%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。     

磁控溅射Ge/Si多层膜X射线低角衍射界面结构分析

本文对磁控溅射不同结构的Ｇｅ／Ｓｉ多层膜样品进行了Ｘ射线衍射的测试和分析,并进一步采用有过渡层的光学多层膜衍射模型对衍射谱进行了拟合;获得了扩散层厚度和分层厚度等多层膜的结构参数,定性讨论了多层膜中互扩散与分层厚度铁关系。计算结果与实验结果符合较好。     

Aluminum Nitride Films Fabricated by Mid-frequency Magnetron Sputtering

Aluminum nitride films were prepared by mid-frequency magnetron sputtering on Si (111) substrate. The grown films were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) to obtain the structural and the chemical information. The polycrystalline thin films were in a hexagonal wurtzite structure having a (002) preferred orientation, along which the columnar grain structure was found. XPS study revealed the presence of oxygen and carbon contaminations, as well as the Al-rich nature of the film. Anomalous C-V characteristics of Al/AlN/n-Si capacitors were studied. The measured C-V curves show rolloffs in the accumulation region and voltage stresses cause both horizontal and vertical shifts of the C-V curves. These anomalous behaviors are mainly due to the large current conduction and the charge trapping in the Al-rich AlN layer.     

ZnO薄膜的射频磁控溅射制备及性能研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出高质量的ZnO薄膜.对薄膜的结构和性能进行了研究.所制备的ZnO是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向.ZnO薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度分别为8×104m2/(V·s)和11.3×1020 cm-3.     

磁控溅射法制备Bi2Te3热电薄膜的研究

Bi2Te3薄膜是室温下热电性能最好的热电材料,利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜,经后续退火处理生成Bi2Te3。通过分析Bi2Te3薄膜的生长和退火工艺,探讨Bi/Te中Te的原子数分数对薄膜热电性能的影响。采用XRD和SEM对薄膜的结构、形貌和成分进行分析,并测量不同条件下的Seebeck系数。薄膜Seebeck系数均为负数,表明所制备样品是n型半导体薄膜,且最大值达到-76.81μV.K-1;电阻率ρ随Te的原子数分数增大而增大,其趋势先缓慢后迅速。Bi2Te3薄膜的热电性能良好,Te的原子数分数是60.52%时,功率因子最大,为1.765×10-4W.K-2.m-1。     

磁控溅射生长Cu/Si薄膜

用溅射方法在Si(111)上生长Cu/Si,Ti/Si,Cu/Ti/Si薄膜。用XRD,红外吸收光谱,台阶仪对薄膜进行分析和测量。结果表明:在150℃溅射生长出的Cu/Ti/Si薄膜的缓冲层为硅化物TiSi2(311);Cu薄膜的主要成分是晶粒大小为17nm的Cu(111);Cu/Ti/Si(111)平均厚度为462nm,粗糙度为薄膜厚度的3%。在以TiSi2薄膜为缓冲层的Si(111)衬底上生长出的Cu薄膜抗氧化性较强、薄膜均匀性和致密性较好。     

Preparation of rare-earth element doped Mg_2Si by FAPAS

正Rare-earth elements(Re) Sc and Y doped Mg_2Si thermoelectric materials were made via a field-activated and pressure-assisted synthesis(FAPAS) method at 1023-1073 K,50 MPa for 15 min.The samples created using this method have uniform and compact structures.The average grain size was about 1.5-2μm,the micro-content of Re did not change the matrix morphology.The sample with 2500 ppm Sc obtained the best Seebeck coefficient absolute value,about 1.93 times of that belonging to non-doped Mg_2Si at about 408 K.The electric conductivity of the sample doped with 2000 ppm Y becomes 1.69 times of that of pure Mg_2Si at 468 K,while the former had a better comprehensive electrical performance.Their thermal conductivity was reduced to 70%and 84% of that of non-doped Mg_2Si.Thus,the figure of merit and ZT of these two samples were enhanced visibly,which were 3.3 and 2.4 times of the non-doped samples at 408 K and 468 K,respectively.The maximal ZT belonging to samples doped with 2500 ppm Sc went up to 0.42 at about 498 K,higher than 0.40 of sample doped with 2000 ppm Y at 528 K and 0.25 of non-doped Mg_2Si at 678 K,and the samples doped with Sc seemed to get the best thermoelectric performances at lower temperature.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.