Si(111)衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上沉积碳原子外延生长石墨烯薄膜, 通过反射式高能电子衍射(RHEED)、红外吸收谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)和X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等手段对不同衬底温度(400、600、700、800℃)生长的薄膜进行结构表征. RAMAN和NEXAFS结果表明: 在800℃下制备的薄膜具有石墨烯的特征, 而 400、600和700℃生长的样品为非晶或多晶碳薄膜. RHEED和FTIR结果表明, 沉积温度在600℃以下时C原子和衬底Si原子没有成键, 而衬底温度提升到700℃以上, 沉积的C原子会先和衬底Si原子反应形成SiC缓冲层, 且在800℃沉积时缓冲层质量较好. 因此在Si衬底上制备石墨烯薄膜需要较高的衬底温度和高质量的SiC缓冲层.     

Cu薄膜三维生长的Monte Carlo模拟

利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟了Cu薄膜在四方基底上的三维生长过程。模型中考虑了三个主要的原子热运动过程:原子沉积、原子扩散、原子脱附,各过程发生的概率是由各运动的速率来决定的。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖度对Cu薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影响。模拟结果表明:随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,薄膜以层状生长方式生长;Cu薄膜表面粗糙度随温度的升高而减小,当基底温度处于某一临界温度之内时,表面粗糙度随沉积速率的变化很大,但当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随沉积速率的变化很小;薄膜的粗糙度与薄膜亚单层的形核密切相关。     

脉冲激光沉积ZrW2O8薄膜的制备和性能

采用脉冲激光沉积法在石英基片上沉积制备了ZrW2O8薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究了不同衬底温度对薄膜结构组分、表面粗糙度和形貌的影响,用台阶仪和分光光度计测量薄膜的厚度和不同衬底温度下制备薄膜的透射曲线,用变温XRD分析了ZrW2O8薄膜的负热膨胀特性.实验结果表明:在衬底温度为室温、550℃和650℃下脉冲激光沉积的ZrW2O8薄膜均为非晶态,非晶膜在1200℃保温3min后淬火得到立方相ZrW2O8薄膜;随着衬底温度的升高,ZrW2O8薄膜的表面粗糙度明显降低;透光率均约为80%,在20～600℃温度区间内,脉冲激光沉积制备的ZrW2O8薄膜的负热膨胀系数为-11.378×10-6 K-1.     

钽基体上铜薄膜微观结构的分子动力学模拟

运用分子动力方法模拟了铜薄膜在钽（100）及（111）基体上沉积过程。结果表明沉积过程中铜薄膜的晶格位向取决于钽基体的晶格位向．在钽（100）面上，铜薄膜在不同的温度下分别沿（111）或（110）面生长，所形成的晶界与住错沿着薄膜的生长方向发展，薄膜表面的粗糙度与沉积温度有关，低温时表面粗糙度较大。而在钽（100）面上，铜薄膜的外延生长面为（100）面，位错沿（111）面分布，并只存在于界面附近，在铜薄膜的内部仅有少量的点缺陷，薄膜表面粗糙度较小并与沉积温度无关。     

衬底温度对射频磁控溅射制备HfO2薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在氧氩比为0.2的混合气氛中,分别在室温、100℃、200℃、250℃、300℃、350℃和400℃温度下,在P-Si(100)衬底上制备了HfO2薄膜,并用SEM、XRD和AFM研究了衬底温度与薄膜沉积速率对微结构的影响.结果表明:随着衬底温度的增加,薄膜沉积速率呈减小趋势.室温沉积的HfO2薄膜为非晶态,当衬底温度高于100℃,薄膜出现单斜晶相,随着衬底温度继续增加,(111)择优取向更加明显,晶粒尺寸增大,薄膜表面粗糙度减小.     

衬底温度对钇稳定氧化锆薄膜择优生长的影响

使用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上沉积钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜,用XRD分析薄膜的结晶取向,SEM和AFM观测薄膜表面形貌,研究了在200-650℃的不同衬底温度下薄膜的择优生长.结果表明:衬底温度较低的YSZ薄膜为非晶组织,衬底温度为300-500℃时YSZ晶粒以表面能低的(111)面首先择优生长,衬底温度超过550℃后晶粒活化能提高而使表面能较高的(100)晶粒择优生长.YSZ薄膜是典型的岛状三维生长模式,较高的衬底温度有利于原子在衬底表面迁移和重排结晶长大.同其它沉积技术相比,用PLD技术能在比较低的衬底温度下在Si(100)表面原位外延生长出较高质量的YSZ薄膜.     

基于H—Si（100）表面上原子层沉积Al2O3的仿真研究

通过对原子层沉积过程的计算机仿真,分析不同沉积条件对沉积过程的影响.以H-Si(100)表面原子层沉积Al2O3的过程为基础,通过分析基片上不同表面功能团之间的相互作用,将整个沉积过程分为初始沉积和后续生长两个阶段.基于不同的阶段建立相应的前驱体到达事件模型、反应事件模型以及表面解吸事件模型.采用动力学晶格蒙特卡罗方法实现这一沉积过程的仿真.实现了不同温度、不同真空条件下Al2O3的原子层沉积仿真.结果表明:在一定的范围内,前驱体或基片的温度高,反应室真空度低,薄膜生长速率的增长快,表面粗糙度小;基片温度对于薄膜沉积过程的影响最大,其阈值约为200℃.而且薄膜的生长趋势由初始的三维岛状生长向二维层状生长逐渐转变.     

基于响应面法的原子层沉积高阻隔膜研究

目的 研究分析等离子辅助原子层沉积技术(ALD)技术在PET表面上沉积超薄Al2O3阻隔层的工艺优化。方法 采用单因素结合响应面设计试验法,对Al2O3/PET薄膜的沉积速率(GPC)进行优化,通过AFM分析得到薄膜的生长模式和表面粗糙度,最后用水蒸气透过率表征薄膜的阻隔性能。结果 最大GPC的沉积参数:TMA脉冲时间为0.17 s、吹扫时间为11 s、O2的脉冲时间为0.35 s、吹扫时间为10 s、沉积速率为0.215 nm/cycle;薄膜以层状生长模式生长,表面粗糙度均方根(RMS)为0.58 nm;沉积500个循环后薄膜的水透过率从7.456 g∙d/m²降低到0.319 g∙d/m²。结论 通过响应面法优化了ALD制备工艺参数,Al2O3在PET表面沉积100 nm左右时,水蒸气阻隔性提高了25倍。     

脉冲激光法淀积MgO薄膜及其结晶性能的研究

研究了脉冲激光淀积MgO薄膜的过程中,制备工艺参数对薄膜结晶性的影响.研究发现,MgO薄膜的结晶性主要受控于衬底温度和激光能量密度,而薄膜的生长速率则依赖于脉冲频率、衬底与靶材间的距离以及激光能量密度.通过对比不同靶材,即金属Mg靶和烧结陶瓷MgO靶,对薄膜结晶性的影响,发现通过添加一层TiN籽晶层可以显著改善薄膜的结晶质量.最后在优化的制备工艺参数:衬底温度T_S=873K,激光能量密度D_E=7J/cm2,靶材与衬底间距离D_ST=70mm,激光脉冲频率F_L=5Hz以及采用烧结陶瓷MgO靶材和添加TiN籽晶层的情况下,获得层状生长模式和表面具有原子级平整度的MgO薄膜.     

脉冲激光沉积生长单相的Nd_(1.85)Ce_(0.15)CuO_4薄膜及其激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在SrTiO3单晶衬底表面外延生长单相的1.85 Ce0.15 CuO4(NCCO)薄膜,并首次在斜切衬底上生长的NCCO薄膜中探测到激光感生热电电压(LITV)信号.实验研究表明,在低沉积温度、高沉积氧压和较大的激光脉冲重复频率下生长的NCCO薄膜中存在Nd1-xCexO<<1.75>,(NCO)杂相,是由于衬底表面吸附粒子扩散迁移困难所致;而高温下真空退火导致杂相的产生,则与NCCO的结构相变引起的热分解有关.通过提高沉积温度、降低沉积氧压和激光脉冲重复频率、并采用低温(T≤800℃)真空退火的方式,可以抑制杂相的形成.制备得到的单相的NCCO外延薄膜是一种新型的原子层热电堆材料,能量为1mJ的紫外脉冲激光的辐照,可以在倾斜的NCCO薄膜中诱导产生0.8V的LITV信号.