原子层沉积过程中腔室内前驱体分布的模拟研究

建立了原子层沉积 (Atomic Layer Deposition,ALD)反应腔室的三维模型,利用ANSYS Fluent软件模拟分析了ALD过程中压强、前驱体脉冲时间、温度等工艺参数变化对前驱体分布的影响。模拟结果表明:反应压强越低,Mg(Cp)₂前驱体分子的扩散系数越高,能更快且更均匀地分布在整个反应腔室之中;前驱体脉冲时间越长,在反应腔室内的分布越均匀;当脉冲时间为250ms时,Mg(Cp)₂在反应腔室内分布基本均匀,反应腔室内各部位的前驱体质量分数基本一致;当脉冲时间为200ms时,H₂O基本均匀分布在反应腔室内。在MgO薄膜的ALD温度窗口内,反应腔室内温度越高,Mg(Cp)₂前驱体分子的扩散效应越强。     

超声雾化气相沉积法制备ZnO薄膜

采用超声雾化气相沉积工艺,以醋酸锌水溶液为前驱体溶液,在SiO2/Si衬底上成功的制备出ZnO薄膜。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌进行分析,发现随着衬底温度升高,ZnO薄膜c轴取向趋势增强,表面趋于光滑平整。研究表明,在前驱体溶液浓度为0.1 mol/L,衬底温度为320℃,载气流量为0.1 L/min,喷口到衬底的距离为60 cm、沉积30 min的实验条件下,生长出的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,且具有的高度c轴取向。     

原子层沉积技术制备金属材料的进展与挑战

原子层沉积(ALD)技术是一种三维共形沉积金属薄膜或金属纳米结构的有效手段。简要介绍了ALD技术的基本原理和特点,着重阐述和比较了ALD生长贵金属、过渡金属和活泼金属的不同工艺条件、化学过程和反应生长机理,如贵金属的燃烧反应与成核孕育期、过渡金属铜互连的前驱体与表面平整性以及活泼金属的能量辅助沉积,探讨了前驱体、成核等对金属沉积和质量的重要影响,说明了原位监控手段在生长中的作用。最后简述了ALD沉积金属面临的瓶颈,由于一些重要金属前驱体的匮乏,新的反应路径和生长机理亟待发现,并展望了其未来发展和应用前景。     

原子层沉积制备ZnO薄膜研究进展

随着半导体技术的发展,ZnO作为第三代半导体材料,具有禁带宽度大、载流子漂移饱和速度高和介电常数小等优点,更适合制作蓝光和紫外光的发光器件。与传统的薄膜制备技术相比,原子层沉积技术(ALD)在膜生长方面具有生长温度低、厚度高度可控、保形性好和均匀性高等优点,逐渐成为制备ZnO薄膜的主流方法。综述了ALD制备ZnO薄膜的反应机制、生长机制和掺杂方面的研究进展,针对当前ZnO薄膜p型掺杂的难点,指出了V族元素中的大半径原子(磷和砷等)掺杂有可能成为制备高质量、可重复和稳定的p型ZnO的潜力研究点,最后总结和展望了ALD制备ZnO薄膜的应用前景和研究趋势。     

氮-铟共掺杂ZnO薄膜的制备及表征

以醋酸锌水溶液为前驱体,分别以醋酸铵和硝酸铟为氮(N)源和铟(In)源,采用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上沉积了氮铟(NIn)共掺杂ZnO薄膜。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、霍尔效应、塞贝克效应、光致发光谱等分析方法,研究了NIn共掺杂对所得ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响规律。结果表明:通过氮铟共掺杂,ZnO薄膜的电学和光学性能发生明显改变。优化工艺条件下,所得ZnO基薄膜结构均匀致密,电阻率为6.75×103Ω·cm,并且在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰,表明薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

固体源化学气相沉积生长c轴平行于衬底的ZnO薄膜

报道了利用固体源化学气相沉积(SS-CVD)技术制备出c轴平行于衬底的ZnO薄膜.固体Zn(CH3COO)2*2H2O为前驱体,在不同的生长条件沉积ZnO薄膜,并利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光学透射谱对其性能进行研究.结果表明,在玻璃衬底上,当衬底温度较低(200℃)、源温较高(280℃)时,ZnO薄膜呈(100)与(110)的混合取向,即c轴平行于衬底.对此,文中给出了一个可能的定性解释.AFM测试表明薄膜表面平整度不够理想,该薄膜在可见光区域透射率为85%,光学带宽约为3.25eV.     

生长时间对氧化锌纳米杆形貌的影响

采用旋涂法在洗净的玻璃衬底上制备了醋酸锌薄膜,并进一步在空气中退火获得了氧化锌(ZnO)薄膜,X射线衍射分析显示退火后获得的ZnO薄膜具有c轴(002)择优取向生长特性.通过水热法以ZnO薄膜为种子层,生长了ZnO纳米杆阵列.研究了在相同的ZnO种子层、前驱液浓度和生长温度条件下,不同生长时间对ZnO纳米杆形貌的影响.扫描电子显微镜照片显示,随着生长时间的增加,ZnO纳米杆阵列的生长具有阶段性规律,并且在经过52h生长后得到了顶端中心被溶解的ZnO纳米管.分析认为该现象和前驱液中Zn2+离子和OH-离子的浓度变化有关,同时也和ZnO的非极性结构有关.     

ZnO压电薄膜双面共溅生长技术

在只有一个靶源的情况下,利用改良的夹具,在钇铝石榴石(YAG)晶体的两端用反应磁控溅射法同时溅射生长ZnO压电薄膜.对ZnO压电薄膜做了X一射线衍射(XRD)分析,测试了用双面方法制作的声体波薄膜换能器的回波损耗.结果表明,采用双面共溅工艺生长ZnO压电薄膜有效地解决了第一端换能器压电性能退化的问题,提高了两端换能器压电性能的一致性,提高了生产效率.     

一种新的ZnO/金刚石薄膜结构紫外光探测器

不同晶粒大小、高度c轴取向的氧化锌薄膜通过射频反应磁控溅射法成功地沉积在自支撑金刚石薄膜的成核面上.紫外光辐照下,ZnO/金刚石薄膜结构紫外光探测器有明显的光响应特性.探测器的暗电流、光电流与ZnO薄膜的晶粒尺寸及质量有关.在+10 V偏压条件下,氧化锌薄膜的晶粒尺寸越大,则探测器的暗电流越小而光电流越大.光电流的时间依赖性证实了载流子的陷阱效应.     

退火对Al掺杂ZnO薄膜材料结构性能和表面形貌的影响研究

采用无机盐溶胶-凝胶方法在载玻片衬底上制备了ZnO:Al薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了退火温度和退火时间对ZnO:Al薄膜结构和形貌的影响.结果显示,ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构,具有很高的沿C轴的(002)择优取向,随退火温度的升高或退火时间的适当延长,衍射峰的半高宽减小、强度增强,晶粒尺寸增大.结果表明,通过适当控制退火温度和退火时间可以得到高质量的ZnO:Al薄膜.     

磁控溅射法在LiNbO3衬底上制备ZnO薄膜及性能研究

采用磁控溅射法在(001)LiNbO3衬底上制备了ZnO薄膜,并对其进行了退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外一可见光谱仪和光致发光谱(PL)对ZnO薄膜的结构和光学性能进行了分析.结果表明,ZnO薄膜具有(002)的择优取向,退火后ZnO薄膜的(002)衍射峰的强度增强,半高宽减小,(002)峰向高角度方向移动.退火后样品可见光透过率增加,光学带隙发生红移.退火后的样品,紫外发光峰强度增强,可见光发光峰强度相对减弱.     

m面蓝宝石衬底上ZnO外延薄膜的性能

采用自行研制的CVD设备在m面蓝宝石衬底上成功生长了微米级的ZnO外延薄膜.采用X射线衍射(XRD)和双晶X射线摇摆曲线(DXRD)研究了所生长ZnO薄膜的结构特征.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了ZnO样品的截面,并测得其厚度.同时利用室温光致发光(PL)谱及霍尔(Hall)测试研究了ZnO外延薄膜的光学性质和电学性质.     

反应压力对MOCVD法沉积ZnO薄膜性质的影响

研究了反应压力对金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术制备未掺杂ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响.X射线衍射(XRD)和扫描电子镜(SEM)的研究结果表明,随着反应压力的降低,ZnO薄膜(002)择优峰的强度呈现相对减弱趋势,并且出现了较强的(110)峰;Hall测量表明,低的反应压力有助于提高薄膜电学特性.200 Pa时制备出的ZnO薄膜具有明显的"类金字塔"状绒面结构,电阻率为1.28×10-2 Ω·cm.实验中沉积的ZnO薄膜在600～2 600 nm内平均透过率超过80%,而短波长范围由于光散射作用,ZnO薄膜的垂直透过率有所下降.     

m面蓝宝石衬底上ZnO外延薄膜的性能

采用自行研制的CVD设备在m面蓝宝石衬底上成功生长了微米级的ZnO外延薄膜.采用X射线衍射(XRD)和双晶X射线摇摆曲线(DXRD)研究了所生长ZnO薄膜的结构特征.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了ZnO样品的截面,并测得其厚度.同时利用室温光致发光(PL)谱及霍尔(Hall)测试研究了ZnO外延薄膜的光学性质和电学性质.     

高k材料镧前驱体La(tmhd)3和La(tmod)3的热力学及其ALD应用

通过同步热分析研究两种不同的前驱体(La(tmhd)₃和La(tmod)₃)在升华过程中的热稳定性。结果表明,具有不对称分子结构的La(tmod)₃的挥发性大于La(tmhd)₃,其可以作为镧前驱体应用于原子层沉积(ALD)技术。将La(tmod)₃和O₃作为前驱体,通过ALD技术在SiO₂基片上实现了LaO_x薄膜的制备。实验结果表明,其最佳的ALD工艺参数包括：La(tmod)₃和O₃的脉冲时间分别为6 s和2 s, O₃的清洗时间为5 s,沉积温度为250℃。在制备的薄膜中发现了理想的自限性沉积行为。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)证实了生长的薄膜具有良好的纯度和表面形貌,其在250℃的沉积温度下具有稳定的生长速率(约0.16?/cycle, 1?=0.1 nm),薄膜的主要成分为La_...     

氧压对ZnO薄膜电阻温度系数的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在不同氧气氛下,在Si(lll)衬底上生长了ZnO薄膜,使用X线衍射仪分析了ZnO薄膜的结晶质量.计算了不同氧气氛下生长的ZnO薄膜的电阻温度系数(TCR)值,发现随着氧分压降低,ZnO薄膜的TCR值增大;ZnO薄膜的TCR值最高可达-8%/K.这为研究ZnO薄膜的导电特性提供了新的途径,开辟了ZnO薄膜在室温非制冷红外微测辐射热计材料中的应用潜力.     

退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响

采用射频反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,采用X线衍射(XRD)、X线光电子能谱(XPS)分析方法研究了退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响.结果表明,随着退火温度的上升,薄膜的择优取向及取向一致性更好,晶化程度增高,晶粒尺寸变大.退火使更多的Zn间隙原子回到晶格位置,并弥补薄膜中氧的...     

等离子增强化学气相沉积法低温生长SiO_x薄膜的针孔缺陷修复

针对等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法低温(60℃)生长氧化硅(SiOx)薄膜中存在的针孔缺陷,在SiOx薄膜上采取原子层沉积(ALD)方法生长氧化铝(AlOy),利用ALD方法材料保形生长的特点,进行SiOx薄膜的针孔缺陷修复工艺技术研究。实验结果表明:在SiOx薄膜上利用ALD方法保形生长氧化铝,可以明显降低AlOy/SiOx复合薄膜的水汽渗透率,提高薄膜封装性能。通过实验数据分析认为:复合薄膜的水汽阻隔能力是由于ALD方法及PECVD方法两种薄膜生长方法的综合作用,这种综合作用很有可能来自PECVD方法薄膜中针孔缺陷的修复,而ALD方法正是完成修复过程的技术手段。另外,ALD方法的工艺参数与针孔缺陷的修复效果相关,ALD生长周期时间延长,有利于提高针孔缺陷的修复效果,从而降低了复合薄膜的水汽渗透率。     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。     

溅射压强对直流磁控溅射制备ZnO:Ga透明导电薄膜特性的影响

通过直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺镓ZnO(ZnO:Ga)透明导电薄膜,研究了溅射压强对ZnO:Ga透明导电薄膜结构、形貌和电光学性能的影响.X射线衍射结果表明,所制备的ZnO:Ga薄膜具有C轴择优取向的六角多晶结构.SEM测试表明,ZnO:Ga薄膜的形貌强烈依赖于沉积压强的变化.沉积的ZnO:Ga薄膜最低电阻率可达4.48×10-4Ω·cm,在可见光范围内平均透射率超过90%.