硅纳米板杨氏模量的尺度效应

硅微机械加工的梁、桥和板是微纳器件的基本结构;杨氏模量是描述力学性能的基本参数．用半连续方法计算了不同厚度的（001）硅纳米板沿[100]方向和[110]方向的应变能,并由此得到了两个方向上的杨氏模量．结果表明,沿[100]和[110]方向的硅纳米板杨氏模量均随着板厚度的减小而减小,并且减小的趋势随着板厚度的减小越来越明显,当板厚度逐渐增加超过50nm时,两个方向上的杨氏模量均趋于定值,且都接近体硅的值．     

大面积α-Fe_2O_3纳米带的热氧化制备及其磁性能

通过电热板在空气中直接加热氧化沉积在硅基片上的Fe膜,在其表面上获得大面积α-Fe2O3纳米带,这一方法为制备大面积氧化物纳米结构提供了一种非常简单的工艺。研究了所制备的α-Fe2O3纳米带的形貌、晶体结构、生长机制及其磁性能。α-Fe2O3纳米带呈尖锐状并沿[110]方向垂直基片生长,其顶端为10~50nm,长度为几百纳米至几微米。α-Fe2O3纳米带在较低温度下的生长过程是一种扩散机制。α-Fe2O3纳米结构的Morin温度TM、Néel温度TN分别为113和814K,与其块体材料相比均降低了150K左右。     

低温水浴制备ZnO纳米晶薄膜的研究

首先在低温下制备了粒径小于10nm的ZnO纳米晶,然后采用旋口法制备了ZnO纳米晶薄膜,XRD分析ZnO晶相是纤锌矿结构;SEN与AFM表明,纳米晶薄膜在300℃退火后薄膜的厚度明显地减小到130nm（未退火200nm）,粒径明显增大,表面粗糙度减少到3．27nm（未退火4．89nm）;紫外-可见吸收和透射比光谱表明,随着退火温度的增加,吸收边发生了红移,吸收肩更明显,薄膜具有高的透射率（75—85％）,随着温度增加薄膜方阻增大,300℃以下退火方阻增加很小（小于8．5Ω／sq）,400℃以上退火方阻大幅增加（大于21．1n／sq）,假定存在最优退火温度点（300℃）。     

ZnO纳米晶薄膜的制备及特性分析

在低温下制备了粒径小于10nm的ZnO纳米晶,用旋涂法制备ZnO纳米晶薄膜,XRD分析ZnO晶相是纤锌矿结构;SEM与AFM表明,纳米晶薄膜在300％退火后薄膜的厚度明显减小到130nm,表面粗糙度降低到3．27nm,粒径明显增大;紫外-可见吸收和透射比光谱表明,随着退火温度的增加,吸收边发生了红移,吸收肩更明显,薄膜具有高的透射率（75—85％）;薄膜方阻随温度增加而增大,300℃以下退火方阻增加很小（小于8．5Ω／sq）,400℃以上退火方阻大幅增加（大于21．1Ω／sq）,因此,ZnO纳米晶薄膜最优退火温度点为300℃。     

铜薄膜在100℃～400℃下氧化行为的微观表征

本文研究了在100℃～400℃下溅射制备的40nm铜薄膜的氧化行为。利用原子力显微镜（AFM）观察了铜薄膜氧化前期的微观形貌，并利用X射线衍射（XRD）和能量分散X射线谱（EDX）分析了其晶相结构和成份。随着温度的升高，铜薄膜氧化速率明显加快。在100℃下，Cu薄膜表面生成岛状非晶氧化物，温度升高至200℃后，生成Cu2O相的同时Cu薄膜表面产生重构现象，呈现疏松的网状结构。300℃和400℃下Cu薄膜几乎全部氧化，分别形成均匀分布的Cu2O和CuO晶粒。结果表明，利用AFM和XRD能灵敏地跟踪纳米尺度Cu薄膜的氧化过程。     

不同衬底制备稀土Nd+3掺杂SnO2薄膜的XRD、SEM分析

采用真空气相沉积法在玻璃和单晶硅衬底[111]上制备纳米SnO2及稀土金属钕掺杂薄膜，并对薄膜进行热处理。对薄膜进行XRD、SEM测试。实验显示，不同衬底制备SnO。薄膜在未掺钕时结构有明显区别，采用同样工艺条件在玻璃衬底上制备的SnO2薄膜没有显示择优生长；在硅衬底上制备未掺钕SnO2薄膜显示出沿[101]晶向择优生长趋势。掺钕（5at％）玻璃衬底制备的薄膜沿[110]衍射峰较强，但薄膜基本呈现自由生长；掺钕后硅衬底制备的薄膜则强烈沿[110]晶向择优生长，随掺钕含量增加择优生长趋势消失，当掺钕含量为（5at％）时薄膜呈自由生长结构较完善。SEM给出在玻璃基片生长的薄膜表面形貌呈均匀小颗粒状，平均晶粒尺寸在30nm左右。硅基片制备的薄膜表面则呈紧密均匀带孔颗粒状；颗粒尺寸约1000nm与计算值相差较大。两种衬底制备的SnO2薄膜经稀土钕掺杂可抑制晶粒生长。本实验中钕掺杂量为5at％（热处理T=500℃，t=45min）时薄膜结构特性最佳。     

La 0.9 Ce 0.1 MnO 3薄膜的输运特性和光诱导效应

用脉冲激光沉积（PLD）法制备了钙钛矿锰氧化物La（0.9）Ce（0.1）MnO3（LCEMO）单晶薄膜.X射线衍射分析表明,薄膜具有钙钛矿赝立方结构,且沿（100）方向择优生长;电阻-温度关系给出其存在金属-绝缘体相变和庞磁电阻（CMR）效应,相变温度（T_（MI））为213K;在0.1T的磁场下,其磁电阻峰值为38.5%,对应的温度为153K;其电阻在低温区满足R=R0＋R1T-2＋R2T^4.5,在高温区符合小极化子输运.薄膜在绿激光（532nm,40mW）作用下TMI向低温方向移动;这主要是由于激光激励下体系的自旋发生了变化.且电阻与时间的变化曲线满足关系：R（t）=R0＋Aexp（—t/r）,说明薄膜在激光作用下具有明显的与自旋相关的弛豫现象.     

纳米结构FePt薄膜的结构与磁性研究

采用磁控溅射方法在自然氧化的单晶Si（100）衬底上制备了纳米结构的Fe,Pt100-x（X=30at％-60at％）薄膜。高温XRD分析表明,薄膜在500℃热处理有明显的面心立方FCC结构向面心四方FCT结构转变。通过VSM、AFM对薄膜样品的磁性检测和晶粒尺度的观察,FePt合金薄膜有序化转变的最佳热处理温度在400—500℃,在这个热处理温度范围内,薄膜软硬磁耦合较好,矫顽力适当（306kA／m）,晶粒尺寸约为10nm,适合于做高密度磁记录介质材料。     

Al纳米晶在Fe表面熔化行为的分子动力学模拟

本文应用分子动力学(MD)方法,采用嵌入势模型,在Al纳米晶熔点以上、Fe熔点以下的温度范围内,对Al原子在Fe(001)、(110)和(111)面上的扩散现象进行了系统研究。结果发现,在模拟时间内Al原子的扩散主要发生在Al和Fe直接接触的第一原子层上,且大部分Al原子沿着Fe表面即x-y平面扩散,仅有极少数Al原子沿着z方向向下扩散。Al原子在不同Fe表面上的主要扩散通道并不相同:在Fe(001)面上Al原子沿[110]和[1-10]的扩散几率大致相同;在Fe(110)面上Al原子主要在Fe表面沿[001]方向扩散;在Fe(111)面上Al原子沿[1-10]、[1-01]和[01-1]的扩散几率大致相同。     

生长温度对纳米AlN薄膜的表面形貌和结晶特性的影响

采用射频(RF)反应磁控溅射方法制备了具有原子级平滑表面的纳米AlN薄膜。利用傅立叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、卢瑟福背散射(RBS)等分析方法对不同实验条件下合成的AlN薄膜进行了表征，研究了不同沉积温度(室温约550℃)下的AlN薄膜的表面形貌特征和结晶特性，探讨了AlN薄膜表面形貌的变化规律及纳米薄膜的形成机制。分析结果显示：不同沉积温度下合成的AlN薄膜均具有原子量级平滑的表面，薄膜表面粗糙度(RMS)为0．2～0．4nm，且不随沉积温度的增加而发生明显变化；薄膜的晶粒尺度为20～30nm，薄膜的折射率随沉积温度的增加而增加。     

离子束溅射沉积Co纳米薄膜表面特征AFM、XPS分析

采用离子束溅射沉积法，在单晶Si基片上制备了不同厚度（1nm-100nm）的Co纳米薄膜。利用原子力显微镜和X射线光电子能谱仪对不同厚度的Co纳米薄膜的表面进行了分析和研究。结果表明：当薄膜厚度为1nm～10nm时，沉积颗粒形态随着薄膜厚度的增加将由二维生长的细长胞状过渡到多个颗粒聚集成的球状；当膜厚继续增加，小颗粒球消失，集结成大颗粒球，颗粒球呈现三维生长状态；表面粗糙度随着膜厚（膜厚为1nm～10nm）的增大，呈现先增加后减小的趋势，在膜厚为3nm时出现极值。通过XPS全程宽扫描和窄扫描，薄膜表面的元素成分为Co：主要以金属Co和Co氧化物的形式存在。     

PZT薄膜的MOCVD制备技术

采用直接液体榆运-金属有机化合物化学气相沉积技术（DLI-MOCVD）制备Pb（ZrxTi1-x）O3薄膜（PZT薄膜）,并进行了相关研究,通过调节MOCVD中影响PZT质量的主要工艺参数（温度、压力、系统的气体（Ar,O2）流量、衬底转速、蠕动泵速）,制备不同组分PZT薄膜（均匀性≥±95％,尺寸为2．54—20．32cm（1—8in）,厚度为50—500nm）．经XRD测试可见,PZT薄膜已形成钙钛矿结构．用SEM对其表面进行分析,结果表明,PZT薄膜表面致密均匀．     

分子动力学模拟Gd原子在Cu低密勒表面的扩散过程

为了分析Gd吸附原子在Cu（001）、Cu（110）和Cu（111）表面的扩散机制，本文用分子动力学对该扩散过程进行模拟。模拟结果表明在Cu（001）和Cu（111）表面，Gd原子通过跳跃机制扩散；在Cu（110）表面，在[110]方向Gd原子通过跳跃机制扩散，而且多步跳跃频率很高，而在[001]方向则通过交换机制扩散。通过对扩散频率的拟合，发现在各种扩散机制都符合Arrhenius公式，从而确定了在Cu（001）和Cu（111）表面扩散势垒分别为0．19eV和0．013eV，在Cu（110）表面，沿[110]方向跳跃扩散势垒和沿[001]方向交换扩散势垒分别为0．097eV和0．33eV。     

真空热处理制备β-FeSi2光电薄膜的研究

磁控溅射法沉积的Fe／Si多层膜和Fe单层膜经真空热处理后制备了β-FeSi2薄膜。[Fe1nm／Si3.2nm]60多层膜在〈880℃温度下真空热处理2h后，样品均呈现β（220）／（202）择优取向，而Fe单层膜制备的样品则易形成β-FeSi2与ε-FeSi相的混合物，且取向杂乱。在920℃真空热处理后，两种样品都形成了α-FeSi2薄膜。原子力显微镜分析表明，样品表面粗糙度随热处理温度升高而变大，最大表面均方根粗糙度约为16nm。卢瑟福背散射分析发现，Fe／Si多层膜样品热处理过程中元素再分布很小。根据光吸收谱测量，Fe／Si多层膜制备的β-Fesi2薄膜的禁带宽度为0．88eV。     

电子束退火制备二硼化镁超导薄膜的可行性研究

提出了电子束退火制备MgB2超导薄膜新工艺。在对电子束退火制备MgB2超导薄膜可行性进行理论研究的基础上,使用EBW-6型电子束热处理设备,在真空度5.0×10-3Pa、加速电压40 kV、束流2mA、束斑14.2mm、退火时间1.5 s的条件下对[B(10 nm)/Mg(15 nm)]4/SiC夹层结构前驱膜进行了退火实验,得到了零电阻温度为30.3K、转变宽度ΔTc为0.4K、临界电流密度(5 K、0 T)为5.0×106A/cm2、表面平整的MgB2超导薄膜。证明了电子束退火制备MgB2薄膜是切实可行的。该工艺可以推广到大面积MgB2超导薄膜和MgB2线带材的制备。     

基底温度对直流磁控溅射制备氮化铜薄膜的影响研究

采用反应直流磁控溅射镀膜法,在氮气分压为0.9Pa、不同基底温度下、玻璃基底上制备了纳米多晶Cu3N薄膜,并研究了基底温度对薄膜结构和性能的影响。结果表明,当基底温度为100℃及以下时,薄膜以[111]方向择优生长为主;在150℃及200℃时,薄膜以[100]方向择优生长为主;250℃时开始出现Cu的[111]方向生长,300℃时已完全不能形成Cu3N晶体,只有明显的Cu晶体。随基底温度的升高,薄膜的沉积速率在13～28nm/min呈U型变化,低温和高温时较高,150℃时最低;薄膜的电阻率显著降低;薄膜的显微硬度先升后降,100℃时显微硬度最大。     

磁控测射B4C薄膜的制备与力学性能

通过磁控溅射方法在不同基片温度下制备了B4C薄膜，利用傅立叶红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜表征了薄膜的微结构，并采用纳牛力学探针测量了薄膜的力学性能。结果表明，室温下制备的B4C薄膜具有很高的硬度（42.5GPa）和杨氏模量（300GPa)，薄膜呈现非晶或纳米晶特征。随基片温度的提高，薄膜略有晶化，硬度与杨氏模量相应增加到50.4GPa和420GPa。     

用IBAD方法合成ZrN/W纳米多层膜

本文利用高真空离子束辅助沉积系统（IBAD）在室温下制备具有纳米尺寸的ZrN／W多层膜，通过改变双靶的沉积时间，合成一系列的具有不同调制周期（3nm～10nm）的纳米多层膜。利用AES，XRD和纳米力学测试系统，表面形貌仪表征了薄膜的成分、结构和机械性能，分析了不同调制周期对薄膜结构与机械性能的影响。结果表明：多层膜的机械性能普遍优于两种个体材料的混合相；在调制周期为8．6nm时，显示出强的ZrN（111），W（110）织构和较弱的ZrN（220）峰，与其他条件下制备的样品比较，它具有较高的硬度（～26GPa），较高的弹性模量（-310GPa）和较强的膜基结合力（～80mN）。低角度XRD分析证明了薄膜的多层结构。     

ZnAl2O4:Mn光致发光纳米薄膜的制备

利用喷雾热解技术,在硅片衬底上生长了锰掺杂ZnAl2O4光致发光纳米薄膜。XRD分析测试结果表明,当AlCl3在Zn（OH）2中的含量高于20％,衬底温度高于100℃时,在衬底上形成ZnAl2O4-Zno纳米复合薄膜;该复合薄膜经0．1mol／L盐酸处理后,形成ZnAl2O4尖晶石矿纳米薄膜。同时研究了金属锰离子掺杂ZnAl2O4纳米薄膜的光致发光性能,荧光光谱实验结果表明这种利用喷雾热解技术生长的掺锰ZnAl2O4尖晶石纳米薄膜,在525nm附近有一发光带,为Mn^2＋的^4T1（^4G）-^6A1（^6S）跃迁。     

多孔TiO2纳米薄膜的制备及PEG对其表面形貌的影响

用溶胶－凝胶法制备了多孔TiO2纳米薄膜修饰的镍基电极，用STM观察了TiO2纳米薄膜的表面形貌。由STM知，随烧结温度升高和PEG（聚乙二醇）含量增加，TiO2纳米薄膜表面孔穴的数量增加，孔径增大。