采用磁控溅射法在Si(100)生长InN薄膜及其禁带宽度与拉曼的测试

本文采用磁控溅射法在Si(100)衬底上生长出高取向性和多种微观形貌的InN薄膜,其中铟作为铟靶,氮气作为氮源。x射线衍射(XRD)法和x射线光电子能谱(XPS)表明所有衍射峰和标准的纤锌矿晶型的InN一致,并且在 (101), (100)和(002)方向具有极高的取向度。扫描电子显微镜(SEM)和能带衍射谱表明,可以生长出高质量的不同微观结构的InN晶体薄膜,尤其是溅射功率为60W,溅射压强为0.4Pa时表现为标准的正六边形结构。在室温下并且激发波长为λ= 633的拉曼测试表明,可以通过E₂(High)峰计算出InN薄膜的应力,由于微观结构的不同导致应力值也不同,A₁(LO)峰值比较低是由于迁移率较高导致。紫外吸收测试可以计算出的能带宽度分别为1.07 eV,1.13 eV,1.32 eV。XRD、SEM、XPS、霍尔效应,紫外吸收和拉曼光谱证明生长出的不同微观结构的薄膜可以适应各种需求的传感器和其他设备。     

Mg掺杂In_xGa_(1-x)N薄膜的磁控溅射法制备和表征（英文）

采用磁控溅射法,用In_2O_3靶、Ga_2O_3靶、Mg靶在Si片上制备出In_xGa_(1-x)N薄膜和Mg掺杂的In_xGa_(1-x)N薄膜。薄膜中的In组分随着Mg的掺杂而减少,因为Mg的掺杂抑制了In-N键的形成,并增加了Ga进入薄膜的机会。通过EDS对Mg掺杂的In_xGa_(1-x)N薄膜的分析表明,有1.4%的Mg组分被成功地掺入In_xGa_(1-x)N薄膜。电学性能分析表明In_(0.84)Ga_(0.16)N和Mg掺杂的In_(0.1)Ga_(0.9)N薄膜导电类型由n型转变为p型,而且Mg掺杂的In_(0.1)Ga_(0.9)N薄膜的空穴浓度和电子迁移率分别为2.65×10~(18) cm~(-3)和3.9 cm~2/(V·s)。     

磁控溅射Al-Fe-Sn薄膜的电输运性能（英文）

在电子工业中,为了制备低电阻率的Al合金薄膜,需要对薄膜进行退火。虽然材料的电阻率与其电输运性能密切相关,然而到目前为止,对于铝合金薄膜的电输运性能研究甚少。本实验首先利用TEM对于磁控溅射铝合金薄膜的结构,特别是对其与基底界面处的结构进行了表征。在此基础上,利用霍尔效应测试了解界面状态的变化对于霍尔载流子浓度及迁移率的影响。结果表明,在退火过程中,薄膜与基底之间通过扩散形成紧密接触,从而使得合金薄膜同时具有较高的载流子浓度以及载流子迁移率。最后,利用一个新提出的能带模型,解释所观察到的界面变化对于电导率的影响。     

磁控溅射法制备FeCrAlY薄膜表征及其在高温水环境中的抗腐蚀性能研究（英文）

目的在锆合金基底上沉积FeCrAlY薄膜,研究其高温水蒸气环境中的抗腐蚀性能。方法采用磁控溅射的方法在锆合金基底与玻璃基底上沉积FeCrAlY薄膜。使用XRD、SEM对沉积的FeCrAlY薄膜进行结构、形貌表征,使用XPS对FeCrAlY薄膜高温水蒸气腐蚀前后的元素价态变化进行表征和分析。结果在900℃高温水蒸气环境中测试了锆合金与锆合金沉积FeCrAlY薄膜的腐蚀性能。发现与锆合金相比,锆合金沉积FeCrAlY薄膜的样品表现出了良好的抗腐蚀性能,氧化增重少于锆合金样品的30%。结论磁控溅射法制备的FeCrAlY薄膜在高温水蒸气环境下对锆合金基底起到了很好的保护作用。高温水蒸气腐蚀过程中,由于第三元素效应的发生,即FeCrAlY薄膜中的铬元素促使铝元素析出到FeCrAlY薄膜表面,在高温水蒸气环境下氧化生成氧化铝钝化膜,氧化铝钝化膜起到了阻挡层的作用,减缓了腐蚀的进行。     

Si基底磁控溅射制备CrN薄膜的表面形貌与生长机制

在Si基底上采用直流磁控溅射法制备CrN薄膜,利用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析薄膜表面形貌和物相成分,探讨薄膜生长的动力学过程.结果表明只有当生长时间足够(1800s)时,才能形成具有CrN相的薄膜.随着CrN薄膜的生长,薄膜表面晶粒由三棱锥发展为三棱锥与胞状共存状,薄膜表面粗糙度逐渐增大,动力学生长指数β=0.50.     

室温条件下射频磁控溅射法制备AZO薄膜的结构与光电性能（英文）

采用高致密度靶材在室温条件下玻璃衬底上RF磁控溅射制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜。用X射线衍射仪、冷场发射扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计、四探针测试仪和霍尔测试仪分析表征薄膜的显微组织、表面形貌和光电学性能。结果表明,所制备的薄膜均为多晶六方纤锌矿结构,溅射功率对AZO薄膜的光电学性能,尤其是电学性能有重要影响。不同溅射功率下薄膜可见光平均透过率均大于85%,当溅射功率为200 W时,获得最小电阻率4.5×10~(-4)?·cm和87.1%的透过率。AZO薄膜禁带宽度随溅射功率不同在3.48~3.68 e V范围内变化。     

双靶磁控溅射沉积Cu-W薄膜组织结构特征及其演变(英文)

采用双靶磁控溅射沉积Cu-W合金薄膜,通过XRD、TEM和HRTEM等方法分析沉积薄膜组织结构及其演变规律。在沉积初期,Cu-W薄膜呈非晶态,随着沉积过程的进行,在溅射粒子的轰击下已沉积薄膜逐渐晶化并形成类调幅结构,从而在沉积完成的微米级Cu-W薄膜中呈现表层为非晶态、底层为晶态的层状结构。采用Vegard规则对类调幅结构的固溶度进行计算,Cu-13.7%W薄膜是由固溶度分别为11%W和37%W的Cu(W)固溶体及纯Cu相组成;Cu?14.3%W薄膜是由固溶度分别为15%W和38%W的Cu(W)固溶体及纯Cu相组成;Cu-18%W薄膜是由固溶度分别为19%W和36%W的Cu(W)固溶体及纯Cu相组成。     

磁控溅射法制备HfO_2薄膜及电阻转变特性研究(英文)

采用磁控溅射法,以ITO/Glass为衬底,制备了具有电阻转变特性的HfO2薄膜。X射线光电子能谱(XPS)分析发现,薄膜中的Hf、O元素不成化学计量比,薄膜中可能存在大量氧空位。电学测试结果表明,HfO2薄膜表现出明显的双极电阻转变特性,并且表现出良好的可靠性(室温下可重复测试102次以上)和稳定的保持性能(0.5 V偏压下保持104 s以上),高低阻态比值达到104。基于XPS以及电学分析,薄膜的导电过程可用与氧空位相关的空间电荷限制电流模型解释。     

Si（100）上异质外延金刚石膜生长及其应用研究

利用负衬底偏压和发射电子增强核化的方法,通过微波等离子体和热灯丝CVD法在Si(100)上合成出了高度定向的异质外延金刚石膜。并利用冷离子注入和快速退火处理完成P型掺杂异质外延金刚石膜的制作,研制出高灵敏度的压阻和磁阻传感器件。试验结果表明,这些器件不仅具有高灵敏度,而且在高温、高辐射和强化学腐蚀的环境下仍能正常工作。     

磁控溅射Al-Zr薄膜在微拉深成形中的拉深性能(英文)

拉深成形可以用来制备形状复杂的零部件,甚至可达微加工水平。采用磁控溅射方法,在基底温度分别为310K和433K下,制备了厚度约为15μm的两种不同的AlZr薄膜。将这两种薄膜做为坯料,采用冲头直径为0.75mm的微拉深设备研究其拉深性能。虽然这两种材料在拉伸试验中显示出较小的最大应变,但还是成功地实现了微拉深成形。在基底温度为310K和433K制备的两种材料的极限拉深比分别为1.8和1.7。这些结果比先前采用AlSc合金的结果要好,与采用传统轧制方法所得纯铝薄膜的拉深结果相似。结果表明,采用磁控溅射方法制备的薄膜可以用来进行微拉深成形。     

射频磁控溅射沉积TiAlN薄膜的电阻率温度系数(英文)

TiAlN薄膜是一种有可能作为喷墨打印头中传统的TaN或TaAl发热电阻的替代品。采用TiN和AlN作靶材,在400°C下用射频磁控溅射共沉积方法在Si(100)基底上制备TiAlN薄膜,研究了磁控溅射沉积时等离子体功率密度对TiAlN薄膜电阻率温度系数和抗氧化性能的影响。结果表明,TiAlN薄膜的结晶度、晶粒尺寸和表面粗糙度随着等离子体功率密度的增加而增大,从而导致大晶粒和小晶界。X射线光电子能谱分析得到的Ti、Al和N的键合能表明,TiAlN中氮素化学计量学亏缺使TiAlN薄膜的电阻更大。在最高等离子体功率密度下制备的TiAlN薄膜具有最高的抗氧化性能和最低的电阻率温度系数(765.43×106K1)。     

甲烷流量对中频磁控溅射制备TiSi-C:H薄膜生长和性能的影响（英文）

以甲烷为先驱气体通过中频磁控溅射Ti80Si20靶材在硅和不锈钢基底上制备TiSi-C:H薄膜,研究了甲烷流量对薄膜沉积速率、结构、力学和摩擦学性能的影响。结果表明,甲烷流量对薄膜结构、力学和摩擦学性能有显著影响,随甲烷流量增加薄膜从包含约10 nm晶的锥状纳米晶/非晶复合结构向非晶结构转变,在低甲烷流量下沉积的薄膜具有高硬度、高应力和高磨损率;在高甲烷流量下薄膜硬度和应力降低,而摩擦学性能提高。薄膜力学和摩擦学性能的变化被认为是随甲烷流量增加薄膜结构演化的结果。     

射频磁控溅射方法制备掺氮TiO_x薄膜及其结构和亲水性研究（英文）

采用磁控溅射方法制备掺氮TiO_x薄膜。将TiO_x作为靶材,通以N_2/Ar混合气体来精确控制N的掺杂量。为改善掺氮TiO_x薄膜的性能,首先将试样放于退火炉中退火,退火温度范围为300~600℃;再将试样放于黑暗处一段时间;最后用可见光(VIS)照射。采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌,结果表明,颗粒尺寸随退火温度升高而增大。采用X射线光电子能谱(XPS)研究薄膜的化学成分,结果表明,薄膜中生成了N-Ti-O(β-N)和羟基,这可能是因为N掺杂入TiO_x晶格引起的;且羟基含量随退火温度升高而增加,使得基片有更好的亲水性。采用X射线衍射(XRD)研究薄膜的晶体结构,结果表明,退火后非晶薄膜转变为晶态。采用接触角仪测试薄膜的亲水性,结果表明,水接触角随退火温度升高而减小,这可能是由于颗粒尺寸和羟基含量的改变造成的。亲水性也受避光储存时间的影响,实验结果表明,随着储存时间的增加,水接触角增加。可见光照射实验表明,可见光照射后薄膜的亲水性增加。     

采用溶胶-凝胶法在钛基体上制备生物相容性氧化镁薄膜（英文）

采用溶胶-凝胶法在钛基体上制备MgO薄膜,以对骨科植入体进行生物活性和抗菌表面改性。X射线衍射分析表明,凝胶膜可以在400℃煅烧时结晶。在空气中老化后,MgO薄膜转化为Mg(OH)_2。扫描电镜观察表明该薄膜没有裂纹产生,在模拟体液测试中可诱导磷灰石层的形成,从而表现出生物活性。薄膜与成骨细胞具有较好的生物相容性,对大肠杆菌有轻微的抗菌作用。溶胶-凝胶MgO膜将为生物医学钛种植体提供一种简便的表面改性方法。     

微波辅助法制备纳米银胶及其在拉曼表面增强方面的应用（英文）

采用一步微波辅助法制备了纳米银胶,并利用紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等检测手段对纳米银胶相应的性质和结构进行了表征。利用罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了不同反应时间制备的纳米银胶对拉曼散射(SERS)的表面增强效果。结果表明,纳米银胶可以提高拉曼散射的信号强度,比较和分析了增强后的拉曼光谱。同时,对纳米银胶增强拉曼散射信号的机理进行了详细的研究。     

FeCoV(N)薄膜的直流磁控溅射工艺及其结构

利用永磁型阴极磁控溅射系统,以直流磁控方式在纯Ar气和Ar N2气工作气氛中溅射制备了FeCoV薄膜,研究了Fe49Co49V2靶的厚度、N2／Ar流量比与沉积率之间的关系以及N2／Ar流量比对薄膜微观结构的影响。研究结果表明,该薄膜在低温抑制型模式下生长,晶粒大小主要决定于形核率和岛状微晶的生长,当工作气体中引入N2气后,具有活性的N原子与溅射原子一起沉积到薄膜生长表面,通过减缓或阻止微晶生长、接合,对FeCoV薄膜的晶粒起到了显著的细化作用。     

Eu掺杂ZnO薄膜与Si(100)衬底间扩散过程分析

利用雾化热解工艺,在Si(100)衬底上制备了Eu掺杂的ZnO薄膜,通过N2的作用,将前驱体溶液输送到衬底表面,同时为实现ZnO的晶化,衬底温度保持在350℃.通过RBS分析了薄膜和衬底之间的原子分布,结果显示了ZnO薄膜与Si衬底之间存在过渡层.对RBS数据的分析表明该过渡层的形成是由于Si向ZnO层中的扩散,表明Si向氧化物中的扩散是不能忽略的,即使在350℃的低温下.同时,作者利用Fick扩散方程对Si向Eu3 掺杂ZnO薄膜的扩散行为进行了分析,结果表明掺杂离子Eu3 具有阻止Si扩散的能力,其原因可能与Eu3 离子在晶界上的偏析有关.     

移动加热器法生长CdMnTe晶体的生长界面（英文）

研究了移动加热器法生长CdMnTe晶体的生长界面。采用传统摇摆炉和垂直Bridgman炉合成多晶原料,并比较了不同多晶原料对移动加热器法生长界面的影响。结果显示,采用垂直Bridgman法合成多晶生长的CdMnTe晶体(CMT2)相对于传统摇摆炉合成多晶生长的晶体(CMT1),其生长界面较为光滑且凹面曲率更低。分析了生长界面对CdMnTe晶体的Mn成分和Te夹杂相分布的影响。CMT2晶体Mn的径向成分分凝和Te夹杂相密度及尺寸均小于CMT1晶体。总之,垂直Bridgman法合成多晶原料能明显改善生长界面的形态,有利于降低移动加热器法生长Cd Mn Te晶体的Te夹杂相和Mn的成分分凝,提高晶体的质量。     

不同磁控溅射工艺对纳米晶TiN薄膜微观结构与力学性能的影响（英文）

对比研究了直流磁控溅射(dcMS)、高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和调制脉冲磁控溅射(MPPMS)所沉积纳米晶TiN薄膜的组织结构与力学性能。结果表明,因dcMS溅射粒子离化率与动能均较低,薄膜表现为存在少量空洞的柱状晶结构,薄膜力学性能差、沉积速率为51 nm/min。HPPMS因具有较高的瞬时离化率和较低的占空比,薄膜结构致密而光滑,性能得到了显著改善,但平均沉积速率较低,仅为25 nm/min。通过MPPMS技术可大范围调节峰值靶功率和占空比,从而得到较高的离化率和平均沉积速率,薄膜结构致密光滑、力学性能优异,沉积速率达45 nm/min,接近dcMS。