氮化钛薄膜的高分辨AES谱和XPS谱研究

着重讨论了ＴｉＮｘ薄膜俄歇电子谱的定量分析方法和Ｘ射线光电子谱中线形的变化。利用已夼组元强度定量分析技术的ＬＭＶ俄歇电子峰，探讨ＴｉＮｘ薄膜中Ｎ含量的定量方法。由该方法给出的定量结果与Ｘ射线光电子谱定量结果相致，同时，利用Ｘ射线光电子谱测定了ＴｉＮ和Ｔｉ２Ｎ２Ｐ轨道的结合能。并针对Ｔｉ２Ｐ峰形随Ｎ含量的变化，给出新的解释。     

氮化钛膜AES叠峰的因子分析法分析

因子分析法是利用各种谱峰的峰形进行成分定量分析的方法,广泛应用于多种成分的混合物、化合物的谱峰分析。通过对因子分析法(FA)的数学过程及其物理意义的进一步分析,对应用 FA 对氮化钛的俄歇电子谱(AES)叠峰进行谱蜂分解和定量计算进行了研究。由于缺乏纯 N 谱峰,采用化合物(Si_3N_4、BN)中的 N 谱和纯 Ti 谱作为 TiN_x 谱中 N 和 Ti 的标准谱峰。为解决化学效应影响定量计算的问题,提出了两次迭代的分析方法。这种分析是以线性分析为基础的非线性的处理过程。应用 FA 法的两次迭代分析获得了较好的 N/Ti 原子比,分解了Ti 和 N 的叠峰,分解的峰形叠加得到的峰形与原峰形拟合的很好。     

辉弧共溅射Ar/N2流量比对TiN薄膜结构及硬度的影响

采用辉光弧光协同共放电混合镀方法在A3碳钢基体上沉积氮化钛薄膜,通过改变Ar/N2流量比,研究Ar/N2流量比对TiN薄膜结构及硬度的影响。X射线衍射谱图表明制备的TiN有明显的(111)晶面择优取向;Ti2p的X射线光电子谱谱峰拟合分析表明Ti2p1/2峰和Ti2p3/2峰均有双峰出现,可知氮化物中的Ti存在不同的化学状态,整个膜层是由TiN,TiO2,TiNxOy化合物组成的复合体系,Ar/N2流量比影响各成分的含量。对比硬度的变化和组成成分之间的关系发现,膜层硬度随着含TiN量的增多而增大,当Ar/N2流量比为3∶1时,硬度最大。     

俄歇电子谱术(续)

5　俄歇电子谱术的应用5 .1　定性分析[8]定性分析的目的是根据测得谱的位置和形状以识别元素种类。常用的方法是根据测得的峰的能量(在微分谱中以负峰为准 )与标准的《手册》[8,16 ] 进行对比。以下以微分谱为例进行说明。标准图谱手册提供各元素的主要俄歇电子能量图和标准俄歇谱图 ,给出各元素的俄歇峰的出峰位置、形状和相对强度。在定性分析中 ,同时采用上述两种图谱 ,将使分析工作变得快捷。定性分析的步骤[8] :(1)首选一个或数个最强峰 ,利用主要俄歇电子能量图 ,确认数个可能的元素。然后利用标准俄歇图谱进一步对这几种可能元素进…     

俄歇电子谱术

介绍了俄歇电子谱术的某些基本问题，内容包括：俄歇电子发射、表面灵敏性，俄歇电子谱的测量，定性和定量分析，深度剖析等，最后介绍了三种俄歇谱仪的功能扩展，功函数测量，材料结构性能量和电子态密度测量。     

钛和氘化钛的电子谱特征

在SKL－12型多功能谱仪上进行了纯钛和氘化钛（TiD1.7）能量损失谱（ELS）和X射线光电子谱（XPS）的研究。实验发现，氘化钛的等离激元的能量增加，并且其Ti2p1/2，2p3/2能级的结合能增大。氘化钛较之纯钛其费米能级以下5～11eV出现一新的能态。以上结果表明：氘原子的电子在氘化钛中的行为类似自由电子，同时，钛与氘之间发生电荷转移，电子转移的方向为Ti→D。     

Ti/Al_2O_3界面的光电子能谱研究

用X射线光电子谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）研究了Ti／Al_2O_3界面形成的过程。研究表明，活性金属Ti在室温下能与衬底Al2O3（1102）形成约20nm强结合的界面区。从Al，O，Ti的光电子谱形状变化以及它们随着Ti覆盖度的增加而出现结合能位移表明，在界面处形成的反应层中，最初几个单层的Ti很容易被Al2O3表面的活性氧所氧化，从而使Ti／Al2O3界面逐步由具有更强相互作用的TiOx／Al2O3界面所代替，并形成由多相混合体［Ti-O相，（Ti，Al）2O3相以及金属Al相］所组成的界面区。就是说，Ti通过Al—O键的O2-离子转移其电子给Al3 并使它还原成金属Al，从而形成Ti－O键所致。本文用AES强度剖面分析观察到了这种被还原的Al。     

同步辐射的基本知识 第四讲同步辐射中的光谱术及其应用（三）

4俄歇电子能谱 上节已提到用俄歇（Auger）电子信号测定表面EXAFS谱,那是就特定能量的俄歇电子强度随入射X射线或电子能量变化的关系谱,是研究表面局域结构的重要方法。     

碳化硅的XPS和AES分析

分三部分介绍了 N 型单晶硅底材,经高能电子束辐照掺碳后的表面区和 N 型六角晶体碳化硅(n-6HSiC)样品用 X 射线光电子谱及俄歇电子谱所作表面组分及化合态的分析测试过程,给出了测试结果,并对结果作了简单分析讨论。初步结果预示了电子辐照实现表面碳化、氧化的可能性.     

掺Pd二氧化锡薄膜结构表征

利用X射线光电子谱（XPS）、扫描俄歇微探针（SAM）、X射线衍射（XRD）和差热-热重（DTA－TG）等多种分析技术，对由溶胶凝胶（Sol-Gel）法制备的Pd－SnO2薄膜试样的结构作了综合表征，系统地研究了热处理过程中试样结构及试样中Pd和Sn元素化学状态的变化规律。     

X-ray Photoelectron Spectroscopy Studies of TixAl1-xN Thin Films Prepared by RF Reactive Magnetron Sputtering

TixAl1-xN films have been prepared by RF reactive magnetron sputtering. X-ray diffraction results showed that TixAl1-xN thin films in this study were hexagonal wurtzite structure with the Ti content up to 0.18. X-ray photoelectron spectrocopy studies provided that the N1s core-electron spectrum of TixAl1-xN thin film brodend with increasing Ti content, and the difference of the chemical shifts for Ti2p3/2 line between TiN and TixAl1-xN thin film was 0.7 eV.     

添加元素对TiMeXN多元膜XPS谱的影响

采用XPS方法研究了TiMeXN多元膜内各元素的化学状态,结果表明,添加元素改变了TiN中Ti元素特征峰的位置和形状.首先,使Ti、N峰强度增大,O峰强度减弱;其次,使Ti2p1/2峰、Ti2p3/2峰和N 1 s的双峰现象基本消失,氮化物薄膜中Ti的化学状态基本趋于一致;再次,随着微量元素总含量的增高,Ti2p峰的多重分裂值减小,直至使Ti2p1/2峰和Ti2p3/2峰部分重迭.在多元膜中,微量添加元素本身以"正离子"或"负离子"的形式存在,形成微量第二相.     

Ti/ZrN2/Al薄膜界面扩散反应的研究

利用直流磁控反应溅射法在Al基底上制备了ZrN2及Ti多层薄层,利用扫描俄歇微探针的深度剖析和线形分析技术研究了真空热处理对Ti/ZrN2/Al样品膜层之间的界面化学状态和相互作用的影响,研究结果表明,真空热处理使Ti/ZrN2/Al薄膜界面上发生了明显的界面扩散和化学反应,生成了TiNx物种,并且薄膜内层发生了严重的氧化反应。     

Etch characteristics of TiN/Al2O3 thin film by using a Cl2/Ar adaptive coupled plasma

In this study, we carried out an investigation in the etching characteristics of TiN thin films in a C1₂/Ar adaptive coupled plasma. The maximum etch rate of the TiN thin films was 768 nm/min at a gas mixing ratio of C1₂ (75%)/Ar (25%). At the same time, the etch rate was measured as functions of the various etching parameters. The X-ray photoelectron spectroscopy analysis showed the efficient destruction of the oxide bonds by the ion bombardment as well as the accumulation of low volatile reaction products on the etched surface. Field emission Auger electron spectroscopy analysis was used to examine the efficiency of the ion-stimulated desorption of the reaction products.     

Etch characteristics of TiN/Al2O3 thin film by using a Cl2/Ar adaptive coupled plasma

In this study, we carried out an investigation in the etching characteristics of TiN thin films in a C1₂/Ar adaptive coupled plasma. The maximum etch rate of the TiN thin films was 768 nm/min at a gas mixing ratio of C1₂ (75%)/Ar (25%). At the same time, the etch rate was measured as functions of the various etching parameters. The X-ray photoelectron spectroscopy analysis showed the efficient destruction of the oxide bonds by the ion bombardment as well as the accumulation of low volatile reaction products on the etched surface. Field emission Auger electron spectroscopy analysis was used to examine the efficiency of the ion-stimulated desorption of the reaction products.     

Titanium nitride diffusion barrier for copper metallization on gallium arsenide

The diffusion properties of Cu, Cu/titanium nitride (TiN) and Cu/TiN/Ti metallization on GaAs, including as-deposited film and others annealed at 350-550 °C, were investigated and compared. Data obtained from X-ray diffractometry, resistivity measurements, scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometer and Auger electron spectroscopy indicated that in the as-deposited Cu/GaAs structure, copper diffused into GaAs substrate, and a diffusion barrier was required to block the fast diffusion. For the Cu/TiN/GaAs structure, the columnar grain structure of TiN films provided paths for diffusion at higher temperatures above 450 °C. The Cu/TiN/Ti films on GaAs substrate were very stable up to 550 °C without any interfacial interaction. These results show that a TiN/Ti composite film forms a good diffusion barrier for copper metallization with GaAs.     

动态离子束混合制备的钛氧化物薄膜的AES和XPS研究

分别采用O 和Ar 离子束轰击的动态离子束混合技术,在不锈钢基体上制备钛的氧化物薄膜。经X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)分析,研究这两种工艺制备薄膜的化学组成和价键状态。结果表明,采用动态离子束混合技术制备的薄膜,可形成与基体有组分梯度的界面过渡层,减小了薄膜内应力,同时薄膜与基体具有较好的热学相容性,从而提高了薄膜的附着性能。Ar 束轰击的动态离子束混合沉积钛的氧化物薄膜中,Ti主要以 4价存在,而O 束轰击的动态离子束混合沉积形成的钛氧化物薄膜中含有次价态的钛氧化物。     

PCVD在狭缝内壁沉积Ti-Si-N薄膜的研究

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)设备在狭缝的侧壁上沉积Ti-Si-N薄膜.经微观物相分析发现,在狭缝的侧壁上随着测试深度的增加,薄膜中Ti元素逐渐减少,Si含量增加,薄膜的相组成始终为nc-TiN/Si3N4.利用球痕法测定了各深度处薄膜的厚度,显微硬度仪测试了侧壁上深度不同位置处薄膜显微硬度.实验结果表明,随测试深度增加,薄膜厚度和显微硬度下降.     

Preparation of (Ti1−xAlx)N films from mixed alkoxide solutions by plasma CVD

(Ti_1−xAl_x)N films were prepared on a Si wafer at 700°C from toluene solution of alkoxides (titanium tetraetoxide and aluminum tri-butoxide) in an Ar/N₂/H₂ plasma by the thermal plasma chemical vapor deposition (CVD) method. The films were characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy, electrical resistivity, and Vickers micro-hardness. Single phase TiN formed at an Al atomic fraction of 0–0.2, with a mixed TiN and AlN phase occurring up to 0.6 and single phase AlN forming above 0.8. The films had relatively sooth surfaces, 0.4 μm thick at an Al atomic fraction of 0.2, and thickened with increasing Al fraction. The atomic concentration of Ti, Al, N, O, and C determined from their respective XPS areas showed that the Ti and Al contents of the films changes with the solution composition in a complementary way. The impurities were about 10 at.% oxygen and carbon. The electrical resistivity was almost unchanged from the value of 10³ μΩ cm at 0–0.6 Al but then suddenly increased to 10⁴ μΩ cm at higher Al contents. The hardness showed a synergic maximum of about 20 GPa at an Al fraction of 0.6–0.8.