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。     

一种测定硅片上超薄薄膜厚度的新方法

本文提出一种测定硅片上蒸发金属或半导体超薄薄膜厚度(小于15nm)的新方法。该方法基于测量薄膜的电子背向散射强度,所用的入射电子能量为18keV。对金薄膜,实验得到的膜厚分辨率为0.03nm。由于利用了扫描电子显微镜中的聚焦电子束,该法具有很高的横向分辨率,数量级为1 μm。     

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.     

用激光干涉法对溅射ZnO薄膜的厚度进行实时监控

本文介绍了激光干涉法监控薄膜厚度的原理与装置.本方法具有简单、方便、稳定可靠、图形直观等优点.对溅射ZnO薄膜的厚度进行实时监控,当厚度为4微米时,精度可达2%.监控厚度可达几十微米.本方法另一个突出的优点是可在不启开钟罩的条件下.方便地研究溅射成膜的各种工艺参数与膜的沉积速率的关系.     

电阻法测试超薄膜厚度的研究

常规方法测试超薄膜的厚度存在很大困难。介绍一种测试约4nm PtSi厚度的电阻率法。先制备厚度约40nm的薄膜,测试出薄膜电阻率,再考虑超薄膜的表面效应、尺寸效应,推导出超薄膜电阻率与薄膜电阻率的关系式,测试超薄膜方电阻,计算出超薄膜厚度。给出了TEM晶格像验证结果,误差小于6%。实验表明该方法简单易行,对其他超薄膜厚度的测试提供了参考。     

常规XRD对超薄PtSi/Si膜的表征技术的研究

由于超薄金属半导体薄膜在微电子领域具有广泛应用前景，因而对它的研究也越来越深入。针对超薄铂硅膜的超薄性和半导体基底给表征分析带来的困难，通过实验，用常规 Ｘ Ｒ Ｄ， Ｘ Ｐ Ｓ 研究了单晶硅基片上生长超薄铂硅膜表征技术，测出厚度约为３ ｎｍ 的铂硅膜的物相成分为 Ｐｔ Ｓｉ， Ｐｔ２ Ｓｉ。     

复合热释电薄膜红外探测器的研究

热绝缘结构是热释电红外探测器的关键技术之一."复合热释电薄膜红外探测器"是用多孔SiO2薄膜来绝热的,这种无空气隙的新型结构被认为具有更高的机械强度和可靠性.采用溶胶-凝胶技术制备了热导率极低的多孔SiO2薄膜,用金属有机物热分解法制备了优质的铁电薄膜,实现了"复合热释电薄膜"热绝缘结构,获得的星探测率最大值达9.3×107cm.Hz1/2/W.通过快速热处理工艺的采用,提高薄膜一次成膜厚度的研究,改善了薄膜制备与微电路工艺的兼容性.研究了多孔膜厚度、孔径分布与探测率的关系,探讨了镍酸镧(LNO)薄膜作为缓冲层、红外吸收层和上电极的多功能作用.结果表明:孔径分布小的多孔膜有利于探测器性能的提高.在此结构中,存在热性能和电性能的折中问题,多孔膜厚度有一个临界值.LNO薄膜的引入,可以改善性能、简化结构和工艺.讨论了低温铁电薄膜的制备和性能,以及与微电路实现单片集成等问题.     

HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究

在加热的BK7基板上,采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO2单层膜,对HfO2薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构;薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时,薄膜不易结晶,呈无定形态,此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高,则薄膜达到一定厚度后开始结晶,此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长,薄膜晶态结构保持恒定不再变化,非均质性也会因此保持不变达到极值。     

聚甲基丙烯酸甲酯LB膜用作高分辨率电子束抗蚀层的研究

应用LB技术制备了厚度为20100nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超薄高分辨率电子束抗蚀层。应用改装的日立S-450扫描电子显微镜(SEM),研究了PMMALB膜的曝光特性和刻蚀条件。结果得到线宽0.15m的铝掩模光栅图形,表明此种超薄膜具有良好的分辨率和足够的抗蚀性。     

YBa2Cu3O7／PrBa2Cu3O7／SrTiO3超薄膜表面螺旋位错的研究

本文报道了用原子力显微镜（ＡＦＭ）研究的几种（ＹＢＣＯ）超薄膜的表面结构，这些膜分别生长在ＳｒＴｉＯ３（１００）基底，和具有厚度为４０ｎｍ的ＰｒＢａ２Ｃｕ３Ｏ７缓冲导的ＳｒＴｉＯ３基底上，ＹＢＣＯ超薄膜厚度范围为２．５ｎｍ－２５ｎｍ。在２．５ｎｍ厚的单层膜表面观察到了岛状结构，并在７．５ｎｍ厚的超薄膜表面首次观察到了台阶高度度不同的三种螺旋位错。同时还讨论了ＹＢＣＯ超薄膜的生长机理。     

银基复合透明导电薄膜作为薄膜太阳能电池前电极的研究

提出采用超薄银薄膜和具有陷光结构的薄TCO薄膜组成的复合膜层作为薄膜太阳能电池前电极,有效利用了超薄银膜的高电导性、高透过性,并解决了单银膜无法制作陷光结构以及在产业化生产过程中存在的激光选择性刻划问题。实验采用直流磁控溅射法在9个不同厚度的SnO2：F薄膜导电玻璃上制备方阻为3/,透过率为89%,厚度为10-15nm的超薄银膜构成前电极,并采用相同的工艺制作成单节的非晶硅薄膜太阳能电池组件,结果表明,方阻为80/的SnO2：F薄膜与超薄银膜构成的前电极能获得最佳的非晶硅薄膜太阳能电池输出性能,相比于普通的非晶硅薄膜太阳能电池输出功率提升了4%。     

sol-gel法制备KTN薄膜厚度及均匀性控制

利用干涉法、扫描电子显微镜 (SEM)、 X射线衍射 (XRD)等方法分析 sol- gel法制备的 KTN (钽铌酸钾 )薄膜 ,详细分析讨论 gel膜制备及热处理过程各因素对薄膜厚度及均匀性的影响。结果表明控制 gel膜厚度及均匀性的关键是根据溶液黏度的变化及时调整匀胶转速、热处理过程中用低的升降温速度和通氧 ,整个工艺控制容易、重复性好。最终制出的薄膜为表面晶粒大小均匀、排列紧密、厚度一致、纯钙钛矿结构、高取向的KTN薄膜。     

二甲基甲酰胺对多孔SiO_2薄膜结构和光学性能的影响

在碱性催化条件下正硅酸乙酯的溶胶体系中,引入二甲基甲酰胺(DMF)进行原位共溶胶凝胶,并结合常压干燥工艺制备多孔SiO2增透薄膜。利用Netzsch热分析仪研究了干凝胶在干燥过程中的热稳定性、用扫描电子显微镜(SEM)对样品薄膜的形态结构进行了表征,用分光光度计考察了DMF对膜层增透性能的影响。实验结果表明,DMF能有效防止凝胶的开裂,抑制颗粒团簇的产生,使胶粒聚联成大的网络结构,提高了成膜性能;DMF的加入能提高薄膜的透射率,使膜层在300～1000nm范围内透射率达99%以上。     

超薄硅基介质膜的制备技术与表征方法研究

在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中,采用等离子体氧化和等离子体氮化的方法,在单晶硅表面上成功制备厚度小于10nm的超薄硅基介质膜。通过X射线光电子谱(XPS)分析了超薄介质膜的化学结构,利用椭圆偏振仪测量了厚度以及折射率,同时对超薄介质膜进行了电容电压(C-V)和电流电压(I-V)特性的测量,研究其电学性质,探讨了C-V测量模式对超薄介质膜性质表征的影响,最后对两种介质膜的优缺点进行了比较。     

基于微结构制作的溶胶凝胶浸渍成膜特性

针对制作溶胶 凝胶 (sol gel)微光学元件的需要 ,对溶胶 凝胶浸渍提拉成膜过程中膜厚、均匀性等成膜特性进行了仔细考察。对于室温干燥情况 ,提拉成膜厚度与提拉速度的经验关系为 :低速时膜厚与提拉速度呈 1 2次幂关系 ;高速时则偏离以上关系 ,且随速度的增大 ,膜厚增加缓慢。对成膜过程的分析表明 ,挥发过程对溶胶 凝胶提拉成膜厚度的影响是重要的     

膜厚对泡沫镍负载TiO2纳米薄膜附着度和光电响应的影响

采用溶胶-凝胶法与高温水热法相结合的复合方法制备了以泡沫镍为基底的不同膜层厚度的TiO2纳米薄膜光电极,并用场发射扫描电子显微镜（SEM）与电化学工作站对样品进行了表面形貌表征与光电性能测试。结果表明,膜层厚度为10层的TiO2纳米薄膜光电极的材料附着度最高,且具有最强的光电响应。研究结果为进一步优化泡沫镍负载TiO2纳米薄膜光电极的制备提供了有益参考。     

TFT晶体管电学测量与耐压性研究

文章用RF—PECVD设备制备了G—SiNx薄膜,研究了TFT器件击穿电压的测定与分析方法,并对成膜条件中的SiH4流量以及G-SiNx膜厚进行浮动变化,以及研究TFT器件击穿电压的变化方式。结果表明：随着SiH4／NH3流量增大,其耐压性降低;增大绝缘膜厚度,耐压性随之增大。文章对TFT耐压性测量方法的探讨以及PECVD工艺条件与耐压性的相关关系的研究。对于制备合格的氮化硅薄膜提供了借鉴与指导。     

苯乙烯与丁二烯三嵌段共聚物(SBS)微相分离结构形态的研究

本文用透射电镜观察研究了SBS稀溶液浇铸超薄膜的微相分离结构形态。研究结果表明:在浇铸薄膜过程中,溶剂挥发速率对SBS的微相分离结构有较大的影响,通过控制溶剂挥发速率的方法得到了“年轮”状和螺旋状四种新的微相分离结构。     

HgCdTe表面氧化薄膜厚度的测定

本文介绍利用激光椭圆测厚仪和硅的有关数据测定Hg Cd Te表面阳极氧化膜厚度的实验结果。对一系列样品进行了测量,结果表明氧化膜厚度与氧化成膜条件有一定的对应关系,同时测得的薄膜光学折射率和用MOS电容法计算得的薄膜介电常数这两个重要参数的值均与其它文献报导的数值很好符合。这表明利用椭圆仪测定Hg Cd Te表面薄膜的厚度,若缺少一套专门的有关数据,则可用硅的有关数据处理测量结果。     

TiO2薄膜的宽光谱特性椭偏法研究

为了获得TiO2薄膜的光学常数,采用德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃上的单层TiO2薄膜,得到了TiO2薄膜在300nm~2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.根据TiO2的薄膜特性及成膜特点,考虑了表面粗糙层和界面层对薄膜性能的影响,建模时采用Cauchy指数模型和Tauc-Lorentz模型,对建立的各种模型测量得到的数据进行了分析和比较.结果表明,模型基底/Tauc-Lorentz模型/表面粗糙层可以得到最小的均方差为0.5544,得到的TiO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值最接近.该研究结果对TiO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值.