基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束 (High intensitypulsedionbeam HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Dia mond likecarbon DLC)薄膜 ,基片温度的变化范围从 2 5℃ (室温 )到 40 0℃。利用Raman谱、X射线光电子谱 (XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜 (AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出 ,基片温度低于 30 0℃时 ,sp3C杂化键的含量大约在 40 %左右 ;从 30 0℃开始发生sp3C向sp2 C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高 ,DLC薄膜中sp3C的含量降低 ,由 2 5℃时 42 .5 %降到 40 0℃时 8.1 % ,XRD和AFM分析得出 ,随着基片温度的增加 ,DLC薄膜的表面粗糙度增大 ,薄膜的纳米显微硬度降低 ,摩擦系数提高 ,内应力降低。基片温度为 1 0 0℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好 ,纳米显微硬度 2 2GPa ,表面粗糙度为 0 75nm ,摩擦系数为 0 .1 1 0。     

低能离子束沉积类金刚石膜的结构及性能研究

研究了利用低能离子束技术，在单晶硅片等多种基体表面形成类金刚石薄膜（ＤＬＣ膜）。利用透射电镜、Ｘ射线光电子能谱及拉曼光谱等分析手段对该膜进行了显微结构分析，发现类金刚石膜是含有金刚石及其它碳相的混合碳膜。对该膜性能测试表明，该膜类似金刚石的性能，其光学、电学、机械及化学性质优异。探讨了类金刚石膜生长的机理，对类金刚石膜的一些可能的应用进行了研究。     

基片位置对MWPCVD制备金刚石薄膜的影响

在石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积实验装置中研究了基片位置对金刚石薄膜沉积质量的影响。扫描电子显微镜显微形貌观察和激光喇曼谱分析表明，对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜而言，基片位置处于近等离子体球下游区域将有利于改善金刚石薄膜沉积质量。     

脉冲激光沉积制备类金刚石薄膜的结构和光学性质

采用脉冲激光沉积方法在Si(100)衬底上制备了类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱,拉曼光谱及X光电子能谱研究了衬底温度对薄膜的结构和光学性质的影响.结果表明较低衬底温度制备的薄膜的光学常数具有典型的类金刚石特征.衬底温度的升高导致了薄膜的有序化,使得薄膜的sp3键成分改变,从而影响了薄膜的光学常数.衬底温度过高,导致薄膜严重石墨化,表面粗糙度增加,不利于制备高质量类金刚石薄膜.     

基体温度对中频脉冲非平衡磁控溅射技术沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基体温度由50℃增加到100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而增加,当基体温度超过100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而减少。纳米压痕测试表明,DLC薄膜的纳米硬度随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的纳米硬度最大。椭偏仪测试表明,类金刚石薄膜的折射率同样随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的折射率最大。以上结果说明基体温度对DLC薄膜中的sp3杂化键的含量有很大的影响,DLC薄膜的纳米硬度、折射率随薄膜中的sp3杂化键的含量的变化而变化。     

强流脉冲离子束辐照对DZ4镍基高温合金表面结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束(HIPIB)辐照DZ4镍基高温合金表面,离子束的加速电压为250 kV,脉冲宽度为70ns,束流密度为100A/cm2,脉冲次数分别为2,5,10和15次.根据扫描电镜分析得出,脉冲次数少时(2次和5次)离子束辐照后DZ4合金的表面出现熔坑,随着辐照次数的增加,表面的熔坑数量减少,多次脉冲(10次和15次)处理后,表面熔坑基本消失,表面变得平整;并且在近表层大约1μm～2 μm范围内晶粒细化.X射线衍射分析显示离子束处理后表面层存在压应力.HIPIB辐照处理使DZ4合金的表面在200 μm的范围内硬度有提高,同时其耐腐蚀和耐磨性能有明显提高.     

基片位置对MWPCVD制备金刚石薄膜的影响

在石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积实验装置中研究了基片位置对金刚石薄膜沉积质量的影响。扫描电子显微镜显微形貌观察和激光喇曼谱分析表明 ,对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜而言 ,基片位置处于近等离子体球下游区域将有利于改善金刚石薄膜沉积质量。     

射频负偏压对沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

在不同的射频负偏压作用下,利用微波电子回旋共振(ECR)等离子体源化学气相沉积技术在单晶硅表面进行制备类金刚石薄膜研究.利用傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)和原子力显微镜(ARM)对薄膜的结构成分和形貌进行了分析表征,同时对所制备的薄膜摩擦系数进行了测试.结果表明:所制备的薄膜具有典型的含H类金刚石结构特征,薄膜结构致密均匀、表面粗糙度小.随着负偏压的增大,红外光谱中2800 cm-1～3000 cm-1波段的C-H伸缩振动吸收峰的强度先升高后降低,在射频功率为50 W时达到最大,所对应的薄膜摩擦系数是先降低再升高,在射频功率为50 W时达到最小.     

基片温度对直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积的ITO膜性能…

使用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积了ＩＴＯ透明导电膜，通过膜的霍尔系数测量及ＸＲＤ，ＳＥＭ分析，详细研究了沉积时的基片温度对透光率和电阻率的影响。结果表明；基片温度影响膜的载流子浓度，霍尔迁移率以及膜的结晶程度。当基片温度为１５０℃附近时所沉积的膜具有较高的载流子浓度和迁移率，因而电阻率最低，而且结晶良好，具有高的透光率。     

脉冲偏压对等离子体沉积DLC膜化学结构的影响

以乙炔为气源，用等离子体基脉冲偏压沉积（plasma based pulsd bias deposition缩写PBPBD）技术进行了不同负脉冲偏压条件下制备DLC膜的试验，通过X射线光电子谱（XPS）、激光喇曼光谱[Raman]以及电阻分析方法考察了负脉冲偏压幅值对DLC膜化学结构的影响，结果表明由-50kV到-10kV随负脉冲偏压降低，DLC膜中SP^3键分数单调增加，但当脉冲偏压为0时形成高电阻的类聚合物膜，说明荷能离子的轰击作用形成DLC化学结构的必要条件，键角混乱度和SP^2簇团尺寸与脉冲偏压之间不具有单调关系，在中等幅值负脉冲偏压条件下，键用混乱度较大且SP^2簇团尺寸细小。     

搀杂氟对类金刚石薄膜的影响

综述了氟化类金刚石薄膜（FDLC）的近期进展，重点介绍搀杂对类金刚石薄膜在结构，性能及沉积工艺上所带来的影响。     

阴极弧等离子体沉积NbN薄膜

利用磁过滤等离子体沉积装置，结合金属等离子体积技术，在Si基底上分别用动态离子束增强沉积和非增强沉积的方法来制备NbN膜，对二者予以比较，并探讨了非增强沉积过程中基底温度对NbN膜层的影响，温度升高使膜层中N的含量先呈上升趋势，随后又稍微降低，温度升高促进晶粒生长，使晶粒尺寸变大，从室温到约300℃的温度下得到的薄膜在（220）峰表现出很强的择优取向，500℃的沉积温度下，（220）峰变的很弱，（200）峰表现出择优取向，500℃时膜层中得到单一的δNbN相；表面形貌方面，温度越低，薄膜越不完整，在500℃左右才能得到光滑完整的NbN膜。与非增强沉积相比，增强沉积不需加热，在温下就能得到光滑致密的NbN膜，膜层中N的含量更高，且没有明显的择优取向。     

基片温度对脉冲激光沉积ZnS:Co薄膜微结构及光学性质的影响研究北大核心CSCD

采用脉冲激光沉积技术在石英基片上制备了ZnS:Co薄膜,改变制备过程中石英基片的温度TS,研究了基片温度对薄膜微结构及光学特性的影响。随着基片温度的升高,薄膜的厚度减小,结晶质量得到提升,并朝着(111)方向择优生长。受量子限域效应的影响,薄膜的光学带隙在基片温度为TS=25℃时最大为3.83 eV,光学带隙先随基片温度增大而减小,并在基片温度为400℃时取得最小值3.5 eV,此后随基片温度增大而增大。此外,薄膜的折射率、消光系数、介电系数等光学参数随基片温度升高均有增大趋势。实验表明在基片温度达到400℃以上时,可以获得综合性能较好的微晶薄膜。     

直流负偏压对类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用直流-射频-等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜，采用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱、红外光谱、表面轮廓仪和纳米压痕仪考察了直流负偏压对类金刚石薄膜表面形貌、微观结构、沉积速率和硬度等性能的影响。结果表明：无直流负偏压条件下，薄膜呈现有机类聚合结构，具有较低的SP3含量和硬度；叠加上直流负偏压后，薄膜具有典型的类金刚石结构特征，SP3含量和硬度得到了显著的提高；但随着直流负偏压的升高，薄膜的沉积速率和H含量逐渐降低，而SP3含量和硬度在直流负偏压为200V时出现最大值，此后逐渐降低。     

基片温度对直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积的ITO膜性能的影响

使用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积了ＩＴＯ透明导电膜。通过膜的霍尔系数测量及ＸＲＤ、ＳＥＭ分析，详细研究了沉积时的基片温度对膜的透光率和电阻率的影响。结果表明：基片温度影响膜的载流子浓度，霍尔迁移率以及膜的结晶程度。当基片温度为１５００Ｃ附近时所沉积的膜具有较高的载流子浓度和迁移率，因而电阻率最低，而且结晶良好，具有高的透光率。试验中还研究了加热退火对膜性能的影响。结果表明：后处理（加热退火）的效果与成膜时的基片温度有密切关系。在低基片温度下沉积的膜经过后处理其透光率得到较大改善但电阻率有所上升，在高基片温度下沉积的膜经过后处理其导电和透光性能都变差。存在一个适中的基片温度区，在该温度下采用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法可以不必进行后处理，直接沉积出性能良好的ＩＴＯ透明导电膜。     

强流脉冲离子束模型及辐照靶材能量沉积的模拟研究

强流脉冲离子束(IPIB)及其在靶材中沉积的能量是研究束流与靶材作用的基础.根据三束材料改性国家重点实验室从俄罗斯引进TEMPⅡ型加速器实测的磁绝缘二极管(MID)的加速电压波形及法拉第杯检测到的MID焦点处离子流密度波形,对其进行拟合得到高斯脉冲分布模型,以此为基础采用Monte Carlo方法模拟了离子在铝靶内沉积的能量,得到了一个脉冲内靶材内沉积的能量的时空演化规律.计算了单能离子束以20°～40°角入射铝靶情形.不同能量的单能H+束和C+束以一定角度入射时的最大射程比垂直入射时都要小,表面处单位长度沉积的能量随入射角的增加而增多.IPIB入射铝靶时变化规律同单能离子束.同时对H+和C+二维入射靶材情况也进行了模拟研究.     

辅助气体组成对类金刚石薄膜结构和性能的影响

分别以氩气-甲烷、氩气-乙炔为辅助气体,高纯石墨为靶材,利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备了类金刚石薄膜.采用Raman光谱、X射线光电子能谱、纳米压痕测试仪、原子力显微镜对所制备类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌进行了分析.Raman光谱和X射线光电子能谱测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜中sp3杂化键的含量比以氩气-乙炔为辅助气体制备的类金刚石薄膜的高.纳米压痕测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的纳米硬度比以氩气-乙炔为辅助气体的高.原子力显微镜测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的RMS表面粗糙度比以氩气-乙炔为辅助气体的低.以上结果说明辅助气体组成对类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌有较大的影响.     

基片预处理对MWPCVD金刚石薄膜的影响

利用自行研制的石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置，研究了硅基片的不同预处理方式对沉积结果的影响。通过扫描电子显微镜形貌观察和喇曼谱分析表明，基片预处理能提高形核密度；用于预处理的金刚石研磨膏的粒度不同，影响金刚石薄膜沉积时的形核密度、晶形和薄膜的质量；表面划痕对沉积金刚石薄膜的影响具有双重性。     

氧分压强和基片温度对脉冲激光沉积的ZnO：Al膜性能的影响

利用脉冲激光法制备了ＺｎＯ：Ａｌ透明导电膜。通过对膜进行霍尔系数测量及ＳＥＭ、ＸＲＤ测试分析，详细研究了沉积时基片温度、氧分压强对膜的透光率和电阻率的影响。结果表明：基片温度、氧分压强影响着膜的电学、光学性能和膜的结晶状况。从电学分析看出：基片温度从２００℃升到３００℃过程中，膜的载流子浓度、透光率和光隙能相应增大。在氧分压强为０Ｐａ、基片温度为４００℃下沉积的膜，其电阻率具有较低值，且在可见光区