射频磁控溅射法制备(111)取向Pt薄膜

以稀土元素Pr薄膜为缓冲层,采用低功率射频磁控溅射法在室温玻璃衬底上成功制备了(111)强烈取向的Pt薄膜,研究了退火热处理工艺对Pt薄膜择优取向及晶粒尺寸的影响规律,并对Pt(111)取向生长机制进行了初步探讨。结果表明,所采用的退火工艺能够促进Pt纳米晶粒的逐步长大,但对Pt薄膜沿(111)择优取向生长的影响并不明显;保温5 h时晶粒生长较快,延长保温时间对晶粒生长速度的影响不大,但随着退火时间的增加,薄膜质量会越来越好。稀土Pr对Pt(111)择优取向生长可能有一定的促进作用。从简化工艺及降低成本角度考虑,该工艺优于以往的制备工艺,可望用做制备高取向PZT铁电薄膜所需的(111)强烈取向Pt底电极。     

钽酸锂薄膜溶胶凝胶制备工艺研究

用溶胶–凝胶法在不同衬底上制备了新的钽酸锂薄膜;研究了环氧树脂掺杂、甩胶转速、衬底效应、热处理温度和气氛等薄膜制备工艺条件对薄膜晶向、表面形貌和介电特性的影响。结果表明:当溶胶浓度为0.1mol/L,转速为3000r/min,能制备出均匀、平整、无裂纹的薄膜;控制掺杂环氧树脂在5%左右(质量分数),能提高薄膜与衬底的黏附性;薄膜在氧气气氛下结晶退火,比在氮气气氛下具有更小的介质损耗;n型Si、p型Si和SiO2衬底上钽酸锂薄膜在[012]晶向上具有择优取向性,而Pt衬底上薄膜在[110]、[116]晶向上具有择优取向性。     

基于热光伏电池GaSb多晶薄膜的可控生长

采用物理气相沉积(PVD)法在ITO透明导电衬底上制备GaSb多晶薄膜.研究了衬底温度及薄膜厚度对GaSb薄膜结构特性、电学特性以及光学特性的影响.在一定条件下生长的GaSb薄膜择优取向由GaSb(111)晶向转变为GaSb(220)晶向, 这是在玻璃衬底上生长GaSb薄膜没有发现的现象.择优取向改变为(220)晶向的GaSb薄膜具有更高的霍尔迁移率.因为这种薄膜材料具有更少的晶粒间界和更少的缺陷.经优化后的GaSb薄膜的光学吸收系数在104 cm-1以上, 适用于热光伏薄膜太阳电池中.     

无机sol-gel法制备二氧化钒薄膜的研究

采用无机sol-gel法,以分析纯V2O5为原料,在Si衬底、玻璃衬底上空气中加热制备了V2O5薄膜,在不同温度下真空退火,得到了具有择优取向的VO2薄膜。研究了其制备工艺和显微结构。结果表明:在玻璃衬底和硅衬底上薄膜的最佳真空退火工艺均为480℃/2h。所制备的VO2薄膜具有沿<110>晶向生长的择优取向。薄膜表面形貌良好,颗粒尺寸分布均匀。     

基于溶胶-凝胶技术的PZT厚膜快速成膜研究

摘要：采用快速成膜技术在Pt(111)／Ti／SiO2／Si(100)衬底上成功制备了总厚度为2．56μm，结构致密且无裂纹的Pb(Zr0．53，Ti0.47)O3铁电厚膜。研究了快速成膜技术中热分解温度对薄膜结晶取向的影响，分析了在相同退火条件下，分别采用不同热分解温度制备得到的薄膜的结晶状况。X射线衍射分析表明，采用350℃热分解温度得到的薄膜为单一钙钛矿相结构，且沿(100)晶向强烈取向；薄膜断面的扫描电子显微镜照片表明，该薄膜结构致密，晶粒呈现明显的柱状生长；薄膜的电学性能测试结果显示，薄膜的相对介电常数高达819，剩余极化为15μC／cm^2，矫顽场强为39kV／cm。     

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。     

PLD法制备高介电调谐率的纳米晶BZT薄膜

用脉冲激光沉积工艺制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0.25,0.30简称BZT25和BZT30)介电薄膜。在650℃原位退火10 min,薄膜为(111)取向柱状生长的晶粒,取向度分别为0.45和0.75。BZT25和BZT30薄膜的平均晶粒尺寸分别为50 nm和60 nm。在室温、1 MHz和3×105 V/cm条件下,BZT25的最大εr和调谐率分别达到563和65%,BZT30的最大εr和调谐率分别达到441和57%。薄膜为(111)取向生长,主要是基于薄膜与底电极Pt界面层立方相结构Pt3Ti的诱导,即(111)Pt3Ti和(111)BZT的晶格匹配。     

高度择优取向(111)PbTiO3薄膜的制备及光学特性

单一取向铁电薄膜是大家长期以来研究的目标之一，文中采用组合靶射频溅射在白宝石（α-Al2O3)衬底上制备出具有较好的（111）择优取向的PbTiO3薄膜。从薄膜的光学射射谱计算所得的折射率和波长的关系能够较好地符合单振子模型，由此得出了薄膜在400－2400nm区域的折射率变化，在长波极限时薄膜的折射率为2．51。     

CeO2高K栅介质薄膜的制备工艺及其电学性质

研究了CeO2作为高K（高介电常数）栅介质薄膜的制备工艺,深入分析了衬底温度,淀积速率,氧化压等工艺条件和利用N离子轰击氧化Si衬底表面工艺对CeO2薄膜的生长及其与Si界面结构特征的影响,利用脉冲激光淀积方法在Si(100)衬底生成了具有（100）和（111）取向的CeO2外延薄膜,研究了N离子轰击氮化Si衬底表面处理工艺对Pt/CeO2/Si结构电学性质的影响,研究结果显示,利用N离子轰击氮化Si表面／界面工艺不仅影响CeO2薄膜的生长结构,还可以改善CeO2与Si界面的电学性质。     

石墨上多晶硅薄膜的制备及择优取向的调控

利用磁控溅射在石墨衬底上制备了非晶硅薄膜,并使用快速热退火对薄膜进行了晶化处理。XRD分析表明,直接溅射沉积在石墨衬底上的硅薄膜经过快速热退火后具有高度的(220)择优取向。通过在硅薄膜和石墨衬底界面处引入一定厚度的ZnO中间层,晶化后的多晶硅薄膜择优取向实现了从(220)向(400)的转变,从而非常有利于将成熟的制绒工艺应用于该材料体系的电池制备过程中。对于择优取向的转变提出了解释,认为Si(100)面和ZnO(001)面晶格匹配是主要原因。喇曼分析表明ZnO中间层的引入提高了多晶硅薄膜的晶体质量。     

Investigation of structure and properties of nanocrystalline silicon on various buffer layers

A comparative study of deposition nanocrystalline silicon (nc-Si) on various buffer layers is investigated. The nc-Si films were deposited in a hot-wire chemical vapor deposition (CVD) system. Through Hall measurement, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscope (AFM), Raman, and x-ray diffraction (XRD) analyses, it was found that the columnar grain (CG) size, mobility, and volume fraction of crystalline-deposited nc-Si films increase with an increase of the buffer layers’ surface roughness. The nc-Si film deposited on the nc-Si buffer layer possesses the highest Xc (volume fraction of crystalline) of 84.32%, Hall mobility of 45.9 (cm²/V s), and CG size of 200–220 nm, and it shows the strongest intensity of the XRD diffraction peak in (111).     

0.7BiFeO_3-0.3PbTiO_3薄膜结构与电学性能的厚度效应

以溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基底上制备了厚度为30~1 110 nm的0.7BiFeO3-0.3PbTiO3(0.7BFO-0.3PT)薄膜,研究了薄膜厚度对0.7BFO-0.3PT薄膜的结构与电学性能的影响。结果表明,随着膜厚的增加,晶格常数c与a的比值c/a以及晶粒尺寸都呈现先增大后减小的趋势,但其剩余极化强度及介电常数却均与薄膜厚度呈正比。厚度为180 nm的0.7BFO-0.3PT薄膜具有最大的矫顽场(2.99×105V/cm)和晶粒均匀度(42 nm),同时其晶格常数比c/a也达到最大,为1.129 9。     

工艺参数对氧化镁(MgO)薄膜的结构影响

氧化镁（ＭｇＯ）薄膜作为等离子体显示器（ＰＤＰ）的介质保护膜，其结构对于显示器的工作特性有重要影响。本文研究了ＭｇＯ薄膜在制备过程中工艺条件对薄膜结构的影响。结果表明：ＭｇＯ薄膜有（１１１）晶面的择优取向；基底温度超低或沉积速率越低，择优取向越明显；薄膜厚度或退火温度增加，各衍射强度增强；择优取向不变。     

非晶态SiO2过渡层对生长C轴取向LiNbO3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射（XRD〉、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态S...     

Structural and Electrical Characters of Ba0.6Sr0.4TiO3/La0.5Sr0.5CoO3 Thin Films by Plus Laser Deposition

Epitaxial Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST) thin films were deposited on LaAlO3 (LAO) substrates with the conductive metallic oxide La0.5Sr0.5CoO3 (LSCO) film as a bottom electrode by pulsed laser deposition (PLD). X-ray diffraction ~2 and Ф scan showed that the epitaxial relationship of BST/LSCO/LAO was [001] BST//[001] LSCO//[001] LAO. The atomic force microscope (AFM) revealed a smooth and crack-free surface of BST films on LSCO-coated LAO substrate with the average grain size of 120 nm and the RMS of 1.564 nm for BST films. Pt/BST/LSCO capacitor was fabricated to perform CapacitanceVoltage measurement indicating good insulating characteristics. For epitaxial BST film, the dielectric constant and dielectric loss were determined as 471 and 0.03, respectively. The tunabilty was 79.59% and the leakage current was 2.6310-7 A/cm2 under an applied filed of 200 kV/cm. Furthermore, it was found that epitaxial BST (60/40) films demonstrate well-behaved ferroelectric properties with the remnate polarization of 6.085 C/cm2 and the coercive field of 72 kV/cm. The different electric properties from bulk BST (60/40) materials with intrinsic paraelectric characteristic are attributed to the interface effects.     

PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在Pt/Si衬底上制备了PbTiO3 (PT)薄膜和Pb (Zrx,Ti1-x)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度以及PT种子层对PZT薄膜结晶及压电性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,制备的PZT薄膜为纯钙钛矿结构的多晶薄膜,有PT种子层的PZT薄膜晶粒尺寸更大,(110)面取向度更高,结晶性能更好;原子力显微镜(AFM)结果表明,制备的薄膜表面形貌比较平整、均匀、无裂纹;压电力显微镜(PFM)结果表明,压电力显微镜(PFM)结果表明,有PT种子层时,PZT薄膜的平均压电系数d33为128～237 pm/V,无PT种子层时平均压电系数d33为21～29 pm/V。在升温速率为10 ℃/s的退火条件下保温10 min时,随着退火温度的升高,PZT薄膜晶粒尺寸增大,粗糙度增大,(110)面取向度升高,平均压电系数d33增大。PT种子层能够有效的改善PZT薄膜的结晶性能和压电性能。     

激光能量对沉积纳米Si薄膜晶粒尺寸的影响

为了制备纳米硅薄膜,采用脉冲激光沉积系统,保持靶材和衬底间距不变,在不同激光能量条件下,得到一系列纳米Si薄膜。利用喇曼散射光谱和X射线衍射谱对晶粒尺寸进行了计算和分析,取得了几组数据。结果表明,改变脉冲激光能量时,纳米Si晶粒平均尺寸均随能量的增强先增大后减小;在单脉冲能量为300mJ时制备的纳米Si晶粒平均尺寸最大,为8.58nm。这一结果对纳米硅薄膜制备的研究有积极意义。     

PZT/NFO/LSMO多层磁电外延薄膜微观结构研究

用脉冲激光沉积法在(110)取向的SrTiO3(STO)单晶衬底上制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/NiFe2O4/La0.7Sr0.3MnO3(PZT/NFO/LSMO)磁电复合外延薄膜,并用X射线衍射和透射电镜技术研究了外延薄膜的物相和显微结构。原子力显微镜结果表明PZT、NFO和LSMO薄膜表面均平整,晶粒尺寸分布均匀,表面粗糙度分别为1.8,1.7和0.2 nm。X射线衍射、选区电子衍射和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)测试结果均证明各层薄膜沿(110)STO衬底外延生长,其外延关系为(110)PZT//(110)NFO//(110)LSMO//(110)STO和[001]PZT//[001]NFO//[001]LSMO//[001]STO。HRTEM结果显示,NFO/LSMO界面和LSMO/STO界面平整外延性好,无缺陷,而PZT/NFO界面较粗糙;NFO薄膜表面呈锯齿状,锯齿状面为立方NFO的能量最低{111}面,而PZT薄膜表面呈岛状,进一步的显微结构分析认为PZT薄膜为层状-岛状生长模式。