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。     

衬底温度对脉冲激光沉积氧化锌薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Si(100)衬底上制备出高度c轴取向的ZnO薄膜。运用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)对衬底温度在300⁷00℃条件下沉积的氧化锌薄膜进行表征,研究了衬底温度对氧化锌薄膜结构和发光特性的影响。实验表明,700℃条件下沉积的薄膜具有相对较好的结晶质量,其X射线衍射峰半高宽(FWHM)最窄,晶粒最大,近带边紫外发光峰与深能级发光峰的比值显著增强。     

高温磁控溅射沉积Fe-N薄膜的磁电性质研究

采用直流磁控溅射的方法,以Ar和N2作为溅射气体,在400℃下于石英玻璃衬底上沉积Fe-N薄膜。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、超导量子干涉仪(SQUID)以及I-V曲线测量对薄膜的结构、化学环境、表面形貌以及磁电性质进行分析。结果表明:样品具有铁磁性,其饱和磁化强度和矫顽力随温度升高而降低;样品具有良好的导电性。     

碳化硼薄膜的电子束蒸发制备及表面分析

采用电子束蒸发技术制备碳化硼薄膜,利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的结构,测量了薄膜的X射线光电子能谱(XPS),并利用原子力显微镜(AFM)对薄膜进行表面分析.XRD结果表明:薄膜的结晶性随着衬底温度的升高逐渐转好,在较低的衬底温度下制备出多晶碳化硼薄膜.XPS分析得到了碳化硼薄膜表面的化学成分和结构特性,其主要成分为B_4C.AFM结果表明,薄膜表面光滑平整、均匀致密,随着衬底温度的升高薄膜均方根(RMS)粗糙度逐渐增大.     

LaNiO3/石墨烯复合薄膜的制备及光催化性能

采用改进的Hummer法制备出薄层石墨烯材料,采用溶胶-凝胶法结合旋转涂膜技术以玻璃基底制备出石墨烯基LaNiO3复合薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪,透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),拉曼光谱,X射线衍射光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱(PL)等测试手段对复合薄膜进行表征。结果表明,晶粒粒径约为20 nm的LaNiO3较均匀地生长在了石墨烯片上。光催化性能研究表明,LaNiO3/石墨烯复合薄膜的光催化活性显著优于LaNiO3薄膜,当石墨烯的含量约为4%时,复合薄膜4 h内对酸性红的降解效率比LaNiO3薄膜提高了1倍。     

Preparation and Properties of GaN Micro-Ribbons on Ga-Diffused Si （111） Substrates

用射频磁控溅射工艺在室温扩镓硅衬底上沉积Ga2O3膜,然后在氨气气氛下氮化Ga2O3膜得到GaN微米带,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)及光致发光谱(PL)对薄膜样品进行了结构、表面形貌、组分及发光特性分析.SEM图像显示直径约为100 nm～300 nm微米带随机分布在GaN薄膜表面.XRD、XPS及SAED分析表明GaN微米带呈六方闪锌矿多晶结构,择优沿[001]方向生长.P1显示了可能由量子限制效应引起的发光峰,其相对于报道的GaN晶体发光峰有显著蓝移.     

溅射靶功率对W-C:H薄膜结构与摩擦学性能的影响

目的研究不同溅射功率对W-C:H涂层结构与摩擦学性能的影响。方法用非平衡磁控溅射(UBMS)+等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),以WC靶作为溅射靶,C2H2为反应气体,通过调制溅射靶功率,在316不锈钢与Si(100)基体上制备了W-C:H系列薄膜。通过场发射电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对薄膜的微观结构和成分进行了表征。用UMT-3MT多功能摩擦机对薄膜的摩擦学性能进行了分析。结果 W-C主要以β-WC1-x纳米晶的形式均匀分布在非晶碳中,并表现出(200)面择优生长。随着溅射靶功率的上升,薄膜内W含量逐渐升高,(200)面衍射峰逐渐增强,sp2含量先降低后升高。靶功率在1.4 k W时具有较好的摩擦学性能,摩擦系数为0.15,磨损率为3.92×10-7 mm~3/(N·m)。结论随着溅射靶功率逐渐升高,柱状晶逐渐变粗,涂层的致密性逐渐降低,薄膜摩擦学性能与WC含量密切相关。     

Si（111）衬底上生长GaN晶环的研究

利用热壁化学气相沉积在Si(111)衬底上获得GaN晶环，采用扫描电镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)，光致发光(PL)谱和傅里叶红外吸收谱(FTIR)对晶环的组成、结构、形貌和光学特性进行分析。初步结果证明：在Si(111)衬底上获得择优生长的六方纤锌矿结构的GaN晶环。SEM显示在均匀的薄膜上出现直径约为10μm的5品环，由XRD和SAED的分析证实晶环呈六方纤矿多晶结构，FTIR显示GaN薄膜的主要成分为GaN，同时含有少量的C污染，PL测试表明晶环呈现不同于GaN薄膜的发光特性。     

气压对离子源增强磁控溅射制备氮化铝薄膜的影响

目的 制备性能优异的氮化铝薄膜.方法 采用射频感应耦合离子源辅助直流磁控溅射的方法 制备氮化铝薄膜,在不同的气压下,在Si(100)基片和普通玻璃上生长了不同晶面取向的氮化铝薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)分析氮化铝薄膜的结构、晶面取向、表面形貌及薄膜表面粗糙度,使用紫外可见分光光度计测定薄膜的透过率,并计算薄膜的禁带宽度.研究气压的大小对磁控溅射制备氮化铝薄膜微观结构的影响.结果 在各气压下,薄膜生长以(100)面取向为主.在0.7Pa前,(100)面的衍射峰强度逐渐增强,0.7 Pa之后减弱.(002)面衍射峰强度在0.6Pa之前较大,0.6Pa之后变小.各气压下薄膜表面均方根粗糙度均小于3nm,且随着气压的增大先增大后减小,0.7 Pa时最大达到2.678nm.各气压下所制备薄膜的透过率均大于60%,0.7Pa时薄膜的禁带宽度为5.4eV.结论 较高气压有利于(100)晶面的生长,较低气压有利于(002)晶面的生长;(100)面衍射峰强度在0.7 Pa时达到最大;随气压的增大,薄膜表面粗糙度先增大后减小;所制备的薄膜为直接带隙半导体薄膜.     

溅射功率对Fe_(81)Ga_(19)薄膜结构和磁性的影响

采用射频磁控溅射技术在Sr Ti O_3(100)衬底上制备Fe_(81)Ga_(19)薄膜。利用XRD、AFM和VSM表征了Fe_(81)Ga_(19)薄膜的生长取向、内应力、表面形貌和磁性,研究了不同溅射功率(60~100 W)对Fe_(81)Ga_(19)薄膜结构和磁性能的影响。结果表明,所有薄膜主要以A_2相和L1_2相存在。随着溅射功率的增大,A_2相衍射峰的强度缓慢降低,内应力显著增加,表面粗糙度降低,薄膜的剩余磁化强度和饱和磁化强度明显减小,而矫顽力保持不变,都为50 Oe。     

HWCVD与RF-PECVD复合技术制备微晶硅薄膜的性能*

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)和射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)相结合的技术,在普通载玻片和聚酰亚胺衬底上沉积制备微晶硅薄膜。系统考查了热丝到衬底的距离对沉积薄膜结构和性能的影响规律,用拉曼光谱仪、X-射线衍射仪(XRD)、紫外可见光纤光谱仪对薄膜的晶化率、微观结构和光学性能进行研究。结果表明:薄膜沉积速率最高可达到0.73nm/s,晶化率和禁带宽度分别可以在0%～78%和0.86～1.28eV变化,射频等离子体的引入有助于多晶硅薄膜的(220)择优生长,HWCVD的引入有助于薄膜晶化。     

衬底温度对Fe-N薄膜结构、形貌及磁性能的影响

采用直流磁控溅射方法,以Ar和N2作为放电气体,在单晶Si(100)衬底上沉积了Fe-N薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)和超导量子干涉仪(SQUIDS)对所制备的样品进行了结构、成分、形貌和磁性能分析,研究了衬底温度对薄膜的结构、形貌和磁性能的影响.结果表明:衬底温度对Fe-N薄膜的结构有重要的影响,通过控制衬底温度可以获得单相γ′-Fe4N化合物薄膜;γ′-Fe4N具有较高的饱和磁化强度,是非常有应用前景的磁记录介质及磁头功能材料.     

衬底温度对CuCrO_2薄膜结构及光电性能的影响

采用射频磁控溅射方法,在石英衬底上制备CuCrO_2薄膜。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外吸收光谱以及电导率的测定,表征不同衬底温度沉积薄膜样品的结构与光电性能。结果表明:薄膜的结晶度、可见光透过率与室温电导率均随衬底温度的升高而增大。衬底温度升高至923 K后,薄膜由非晶转变为具有铜铁矿结构的单相CuCrO_2。1023 K沉积的薄膜光电性能最佳,其平均可见光透过率为50%,室温电导率为0.33 S/cm。在近室温区(150～300 K),1023 K沉积薄膜导电规律符合半导体热激活模式,激活能为0.04 eV。     

化学溶液工艺制备多晶钼酸钙薄膜

利用化学溶液途径成功地制备出了符合化学计量比的钼酸钙多晶薄膜.通过旋涂技术将薄膜沉积在Si(100)或载玻片上,并利用SEM技术表征了薄膜的表面形貌,以及薄膜的表面随退火温度变化的特征.X射线衍射结果显示,在溶液中,钼酸钙化合物就已直接生成而不需经过任何中间过程.退火温度对钼酸钙薄膜微观结构的影响研究表明,当退火高于550℃时薄膜的生长具有择优取向特征.钼酸钙薄膜的拉曼光谱测试结果进一步表明了钼酸钙薄膜的四方相结构特征以及薄膜微观结构的均一性.此外,本文还报道了不同温度下测得的钼酸钙薄膜在紫外光激发下的光致发光性质,其研究结果表明,在276 nm的紫外光激发下,钼酸钙薄膜具有一个宽的(～200 nm)绿光发射带.     

氮气对DC-PCVD法制备金刚石薄膜影响的研究

采用直流热阴极等离子体化学气相沉积方法,用甲烷、氢气、氮气的混合气体在Mo基底上成功制备了金刚石薄膜.分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对不同流量氮气氛下生长金刚石薄膜的形貌、取向、质量进行了表征.结果表明:适量氮气的加入,不仅可以促进金刚石薄膜的生长速率,还可以促进金刚...     

ZnO／Ga2O3膜的氨化温度对制作硅基GaN纳米材料的影响

通过在不同温度下氨化ZnO／Ga2O3膜，在Si衬底上成功制备了GaN纳米结构材料。氨化前，ZnO层和Ga2O3膜分别通过射频磁控溅射法依次溅射到Si衬底上。用X射线衍射(XRD)、红外傅里叶变换光谱(FTIR)分析了GaN晶体的结构和组分，利用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的形貌。通过对测试结果的分析可知在Si衬底上由ZnO挥发辅助生长出六方纤锌矿GaN纳米结构晶体，并且ZnO／Ga2O3的氨化温度对形成GaN纳米材料具有明显的影响。     

Synthesis of TbCu7-type Structural SmCo-based Films for Microelectromechanical System Applications

微机电系统(MEMS)的发展要求Si基片上的永磁薄膜具有良好的热稳定性。采用磁控溅射工艺在单晶Si(100)基片上沉积了SmCo基永磁薄膜,研究了溅射参数对薄膜沉积速率、微观结构、晶体结构和磁性能的影响。结果表明:通过调整溅射参数可以获得TbCu7型结构的SmCo基永磁薄膜。该薄膜具有良好的晶粒取向和微观结构,因而获得了较好的面内磁性能,其反磁化过程主要受控于畴壁钉扎机制。     

直流磁控溅射制备Zr-B-O薄膜及其热稳定性

利用直流磁控溅射技术在Si(100)基底上制备了不同偏压的Zr-B-O和Cu/Zr-B-O薄膜体系,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等对薄膜样品的微观组织形貌和热稳定性进行表征分析.结果 表明:不同偏压得到的Zr-B-O薄膜均为非晶结构,薄膜表面平整,膜厚均匀,膜基结合良好,薄膜方阻随偏压增加而减小;当退火温度低于750℃时,Cu膜表面完整连续,方阻较小,750℃退火后,由于Cu膜严重聚集并出现孔洞导致薄膜不连续而使电阻增加,但未发生Cu与Si的扩散,说明非晶Zr-B-O薄膜仍可以有效阻挡扩散.     

退火对栅介质SrHfON薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备新型栅介质SrHfON薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子谱(XPS)分析退火对SrHfON薄膜的界面形态、薄膜的结构和电学性能的影响。结果表明,SrHfON薄膜经900℃退火后仍保持非晶态,表现出良好的热稳定性。SrHfON薄膜与Si衬底的界面主要由HfSixOy和SiO2组成。以SrHfON薄膜为栅介质的MOS电容结构具有较小的漏电流密度,并且漏电流密度随着退火温度的升高而减小。在外加偏压(Vg)为+1V时样品在沉积态和900℃退火后的漏电流密度分别为4.3×10-6和1.2×10-7A/cm2。研究表明,SrHfON薄膜是一种很有希望替代SiO2的新型栅介质材料。     

溅射方法和基体材料对氧化钛薄膜微观结构的影响

目的研究不同溅射方法和基体材料对沉积氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、表面形貌的影响。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和直流磁控溅射(DCMS)在316L不锈钢和硅片表面制备了氧化钛薄膜。采用等离子光发射谱检测了沉积薄膜时的等离子体特征。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM),分别评价氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、晶粒尺寸和表面粗糙度。结果等离子体特征显示,沉积氧化钛薄膜时,HPPMS比DCMS具有更高的离化率和等离子体密度。XRD结果显示,在相同的平均溅射功率下,采用HPPMS和DCMS方法,均在不锈钢表面制备出纯金红石结构的氧化钛薄膜,而在硅片表面得到的氧化钛薄膜为金红石、锐钛矿混合结构,且采用HPPMS比DCMS技术制备的氧化钛薄膜含有更高的金红石含量。XPS结果显示,两种方法在所有基体表面均制备出了含有氧缺位的氧化钛薄膜。采用HPPMS和DCMS制备氧化钛薄膜时,不锈钢基体沉积的薄膜中,Ti3+/Ti4+比值均高于Si基体上的薄膜。SEM和硬度测试结果显示,HPPMS制备的氧化钛薄膜为等轴晶,晶粒较小,硬度较高。DCMS制备的氧化钛薄膜具有柱状晶的结构,晶粒较大。AFM的结果显示,采用不同溅射方法制备的氧化钛薄膜表面粗糙度没有明显差别。结论不同溅射方法和基体材料导致了薄膜沉积时样品表面离子轰击能量的差异,因此影响了氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态和晶粒尺寸。