磁控溅射法生长ZnO薄膜的结构和表面形貌特性

采用射频磁控溅射方法,在Si（111）和玻璃基片上制备ZnO薄膜。研究衬底温度和基片类型对薄膜结构、表面形貌的影响。结果显示,所有ZnO薄膜沿c轴择优生长,同种基片类型上生长的薄膜,随着衬底温度升高,（002）衍射峰强度和表面粗糙度增高;相同衬底温度下生长的ZnO薄膜,Si基片上制备的薄膜（002）衍射峰强度和表面粗糙度小于玻璃片上的。基片类型影响薄膜应力状态,玻璃片上制备的ZnO薄膜处于张应变状态,Si基片上的薄膜处于压应变状态;对于同种基片类型上生长的ZnO薄膜,衬底温度升高,应力减小。Si衬底上、300℃下沉积的薄膜颗粒尺寸分布呈正态。     

衬底和热处理温度对ZnO薄膜的微观结构的影响

采用Sol-gel法,在普通载玻片和Si（100）上使用旋转涂覆技术制备了具有c轴择优取向生长的ZnO薄膜。利用XRD和SEM研究了衬底和热处理温度对ZnO薄膜的物相结构、表面形貌和（002）定向性的影响。结果表明,sol—gel旋涂法制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,玻璃衬底上生长的ZnO薄膜为多晶形态,Si（100）衬底表现出更优取向生长特性。随着热处理温度的升高,c轴择优取向程度逐渐增强,晶粒尺寸逐渐增大,ZnO的晶格参数先增加后减小。当温度在700℃时长出明显的柱状晶粒。     

离子束增强沉积Al-N共掺杂ZnO薄膜的制备

用Al2O3粉体与ZnO粉体均匀混合，压制成溅射靶。在Si和SiO2／Si衬底上。用离子束增强沉积（IBED）方法对沉积膜作Ar^＋／N^＋注入，制备Al-N共掺杂氧化锌薄膜（ANZO）。在氮气氛中作适当的退火，可以方便地获得取向单一、结构致密、性能良好的共掺杂ZnO薄膜。探索用IBED方法在Si和SiO2衬底上制备优质掺杂薄膜的可能性。初步研究了ANZO共掺杂薄膜的结构、电学和光学性能。     

溶胶凝胶生长(111)择优取向的MgO薄膜

用一种简单的方法制得MgO的前驱溶液并用溶胶凝胶法在Si（100）和Si（111）衬底上制备出（111）择优取向的MgO薄膜.使用X射线衍射曲线、摇摆曲线、原子力显微镜图来研究薄膜的微结构与基板取向、退火温度、薄膜厚度之间的关系.结果表明，在退火温度高于500℃时结晶，Si衬底的取向对MgO薄膜的取向没有显著影响.同时，退火温度的升高和薄膜厚度的增加都能使MgO（111）的择优取向性越来越好;Si的易氧化是导致镁醇盐经过高温分解结晶形成MgO（111）择优取向的主要原因.     

在LaNiO_3衬底上（Pb,La）TiO_3铁电薄膜的制备和研究

首先通过金属有机化合物热分解（MOD）法在Si（100）基片上制备出LaNiO3（LNO）薄膜,再通过溶胶-凝胶（sol-gel）法,在LNO/Si（100）衬底上制备出（PbxLa1-x）TiO3（PLT）铁电薄膜。经XRD分析表明,LNO薄膜具有（100）择优取向的类钙钛矿结构,PLT/LNO/Si薄膜具有四方相钙钛矿结构,同时以（100）择优取向。最后对薄膜的介电性和铁电性进行了测试,发现薄膜介电常数适中,铁电性良好。     

衬底及压强对磁控溅射ZnO薄膜表面形貌的影响

在压强为0.5Pa和0.7Pa的情况下,采用磁控溅射法分别在Si及石英玻璃衬底上生长ZnO薄膜。利用原子力显微镜对ZnO薄膜的表面形貌进行观察,研究了压强及衬底对薄膜表面形貌的影响。研究表明:在Si衬底上生长的ZnO薄膜,压强为0.7Pa时比压强为0.5Pa时表面粗糙度要大;在相同溅射气压(0.7Pa)下,Si衬底上得到的ZnO薄膜质量明显优于石英玻璃衬底上的。     

一种聚合物微锥阵列的制作工艺研究

采用微加工工艺制备出一种聚合物微锥阵列。利用扫描电子显微镜（SEM）分析了在Si（100）衬底上通过微加工所获得的孔洞阵列和采用聚合物填充该孔洞所获得微锥阵列的形貌。研究表明：Si（100）衬底上倒金字塔孔洞阵列轮廓分明，内壁平滑；该聚合物微锥呈类圆锥的形貌，可用作制备场致发射微锥阵列的衬底材料。     

离子束增强沉积Al-N共掺杂ZnO薄膜的制备

用Al2O3粉体与ZnO粉体均匀混合,压制成溅射靶。在Si和SiO2/Si衬底上,用离子束增强沉积(IBED)方法对沉积 膜作Ar+/N+注入,制备Al-N共掺杂氧化锌薄膜(ANZO)。在氮气氛中作适当的退火,可以方便地获得取向单一、结构致 密、性能良好的共掺杂ZnO薄膜。探索用IBED方法在Si和SiO2衬底上制备优质掺杂薄膜的可能性。初步研究了ANZO共掺 杂薄膜的结构、电学和光学性能。     

钛酸钡基阻变存储单元的构建及其特性

采用磁控溅射在低阻态Si(100)衬底上制备均匀的钛酸钡(BTO)薄膜,通过磁控溅射制备Ag电极,构建Si(100)/BTO/Ag阻变存储单元。利用XRD,SEM和AFM对不同退火温度和保温时间下的BTO薄膜结构和形貌进行表征,利用数字源表对Si(100)/BTO/Ag阻变存储单元进行阻变性能测试。结果表明,退火温度750℃、保温0.5 h条件下制备的BTO薄膜结晶度最高,薄膜表面晶体颗粒呈均匀分布,构建的Si(100)/BTO/Ag阻变存储单元阻变性能最佳,呈现典型的双极性开关效应。     

半导体器件钝化层Si3N4薄膜的制备及特性研究

采用热分解法在硅衬底上制备了Si3N4薄膜，根据在制备过程中薄膜生长速度随颜色的变化，研究了衬底温度和薄膜沉积速率之间的关系，分别利用AFM对薄膜表面进行观测，C—V法对薄膜和硅片界面态进行了测试。结果表明：所制备的Si3N4薄膜在硅片上以无定形方式存在，在Si3N4薄膜和硅界面之间存在着大量的表面电荷，由于这种高密度表面电荷的存在，导致Si3N4薄膜不适于直接作为半导体器件的表面钝化层。     

磁控溅射法La0.5Ca0.5MnxTi1-xO3薄膜的制备与结构研究

利用射频磁控溅射法结合后期热处理，在Si（100）基板上以不同的工艺条件成功制备了La0.5Ca
0.5MnxTi1-xO3（LCMTO）复铁电性磁电子薄膜.通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、电子衍射
能谱（EDS）等手段对薄膜进行了相的形成、结构特性及薄膜组成等的测试.研究表明，薄膜在600℃以上
开始析晶，850℃以上结晶完成,形成正交晶系钙钛矿相.硅基板上的LCMTO薄膜在不同温度下析出晶相的晶
格常数不同，温度越高，晶相的晶格常数越大；薄膜厚度越大，晶格常数相对较小;在薄膜制备时提高氧
分压，形成氧空位浓度低的完整晶相， Si基板上LCMTO薄膜的晶格常数相对较小.     

辅助气体对分阶段制备金刚石膜的影响

采用形核 甲烷/氢气生长-辅助气体/甲烷/氢气生长的新工艺,在镜面抛光的单晶硅片上制备了金刚石膜,并用扫描电子显微镜和激光拉曼光谱等测试方法对薄膜的表面形貌和质量性能进行了表征;研究了添加辅助气体对已有金刚石晶型生长的影响.结果表明:以甲烷/氢气为气源时,金刚石膜生长率一般为1.8 μm/h,当分别加入氧气、二氧化碳、氮气时,其生长率都有所提高,其中加入二氧化碳时,其生长率是甲烷/氢气为气源的3倍多,但是加入氩气时,其生长率下降;通过新工艺,在加入氮气或氩气时,第一生长阶段为微米,而第二生长阶段为纳米尺寸,最后制备出具有微/纳米双层复合金刚石膜.     

Ar/CH_4流量比对a-C∶H薄膜沉积速率及性能的影响

为研究气体流量比对非平衡磁控溅射沉积含氢类金刚石薄膜（Diamond-Like Carbon,DLC）沉积速率及性能的影响,在不同Ar/CH4流量比条件下将a-C∶H沉积在单晶硅基底,采用傅里叶红外光谱、椭偏仪、表面轮廓仪对薄膜的沉积速率、光学特性及表面粗糙度进行研究.实验结果表明：引入甲烷气体后,非平衡磁控溅射沉积a-C∶H薄膜沉积速率大幅度提高;在3～5μm波段硅基底上镀制a-C∶H膜具有良好的红外增透特性,薄膜峰值透射率明显受到Ar/CH4流量比的影响,Ar/CH4流量比1∶3时,制备的a-C∶H峰值透过率可达69.24%;a-C∶H薄膜的折射率和消光系数随着CH4流量的增加而增大;a-C薄膜的粗糙度要优于a-C∶H薄膜,a-C∶H薄膜的粗糙度随厚度的增加而变大.     

Effects of Thickness on the Electrical Conductivity of Sputtered YSZ Film with Nanocrystalline Columnar Microstructure

In order to investigate the effect of the thickness on the electrical conductivity of yttriastabilized zirconia(YSZ) film, the nanocrystalline columnar-structured YSZ film with thickness of 0.67-2.52 μm was prepared by magnetron sputtering through controlling the deposition time. All the sputtered films with different thicknesses consist of the main phase of cubic YSZ as well as a small amount of monoclinic YSZ. The thicker films exhibit a typical columnar grain structure based on the fractured cross-sectional SEM observations. The average diameters of columnar grains increase from about 40 nm to 100 nm with the film thickness from 0.67 μm to 2.52 μm according to TEM analysis. The thinnest YSZ film with 0.67 μm thickness shows the highest apparent electrical conductivity in the four films in 400-800 ℃ due to the contribution from the highly conductive film/substrate interfacial region. On the other hand, the real electrical conductivities of YSZ films increase with film thickness from 0.67 μm to 2.52 μm after eliminating the contribution of the film/substrate interface. The increasing film thickness leads to the grain growth as well as the decrement in the volumetric fraction of the resistive columnar grain boundary and a consequent higher real electrical conductivity.     

良溶剂对PS-b-PEO-b-PS嵌段共聚物膜结构的影响

为了考察良溶剂对共聚物膜结构的影响,采用原子力电子显微镜(AFM)对不同条件下的膜结构进行观察,发现嵌段共聚物PS-b-PEO-b-PS在二氯甲烷良溶剂诱导下发生的去润湿现象并在膜表面形成了纳米孔结构.三种厚度(以初始溶液的浓度控制膜厚)的聚合物膜在经过二氯甲烷溶剂处理后都发生了相同的"孔洞成核"去润湿行为.对发生去润湿后的膜区域进行观察,其表面存在均匀的纳米孔结构,用于溶解聚合物的溶剂不同,得到的纳米孔结构也存在差异.     

衬底效应对LiTaO3薄膜制备的影响

用溶胶凝胶法在N型硅、P型硅、石英、铂、镍衬底上制备了钽酸锂(LiTaO3)薄膜,用XRD和SEM对钽酸锂薄膜性能参数进行了表征;发现掺杂少量环氧树脂能提高钽酸锂薄膜的均匀性,改善薄膜与衬底的粘附性;研究了衬底效应与薄膜厚度的关系,薄膜厚度超过0.2 μm,Ni衬底的XRD峰值强度几乎不再出现,说明衬底对薄膜初始结晶取向有重要影响;利用不同衬底上生长钽酸锂薄膜,XRD研究结果表明:N型硅、P型硅、石英衬底上只能制备多晶钽酸锂薄膜,铂衬底上制备的钽酸锂薄膜在(012)晶向有强大的择优取向性,镍衬底上制备的钽酸锂薄膜有更好的C轴择优取向性,C轴择优取向系数可达0.082。     

直流PCVD TiN膜针孔率的研究

用铁氰化钾贴纸法研究了PCVD(Plasma CVD)TiN膜中针孔率与沉积温度、样品表面粗糙度和膜厚度的关系。发现TiN膜薄时,针孔率高,针孔直径多数在1～3μm;TiN膜厚时,针孔急剧减少,针孔直径均在3.5～6μm,表明小直径的针孔在TiN生长中逐渐消失。TiN膜厚达到8～10μm时,仍有针孔存在。扫描电镜观察表明:形成针孔的主要原因是表面存在杂质(或污物)和孔洞缺陷。     

TiO_2薄膜表面粗糙度对光学特性的影响

薄膜表面粗糙度是影响薄膜光学性能的一个重要指标,采用Taylor Hobson表面轮廓仪对离子束辅助电子束热蒸发沉积的二氧化钛(TiO2)薄膜表面粗糙度进行了研究.采用椭偏仪通过选择不同的结构模型研究了不同基底粗糙度上沉积的TiO2薄膜的折射率和消光系数.研究结果表明:0.3 nm/s的沉积速率获得的TiO2薄膜表面粗糙度较小;在基底粗糙度较小时,TiO2薄膜具有一定的平滑作用.通过减小基底的粗糙度和考虑混合模型,TiO2薄膜特性有一定的提升,随着薄膜表面粗糙度的增加其折射率趋于2.08,消光系数趋于0.04.     

Effect of Change in Thickness of Ag Toplayer on the Structure and Magnetic Properties of FePd Films Grown on Glass Substrate

A series of FePd based alloy films were deposited on glass substrates by DC magnetron sputtering. The Ag toplayer effect was studied using FePd(67.5 nm)/Ag(3.875, 7.75, 15.50, 31 and 38.75 nm) films annealed at 600 ℃ for different time in order to find the role of the Ag toplayer in disorder-order of FePd film. The results show that the Ag toplayer can accelerate the phase transition from FCC to FCT in films. The magnetic easy axis of the crystallites in this film is in-plane of substrate. The Ag toplayer can greatly enhance the coercive of FePd films. When the thickness of Ag is equal to 31 nm, the film has a very large in-plane coercivity of 2.8 kOe and a very low out-of-plane coercivity of 1.04 kOe.     

A direct atomic layer deposition method for growth of ultra-thin lubricant tungsten disulfide films

We describe a direct atomic layer deposition method to grow lubricant tungsten disulfide (WS₂) films. The WS₂ films were deposited on a Si (100) substrate and a zinc sulfide (ZnS) film coated the Si (100) substrate using tungsten hexacarbonyl and hydrogen sulfide as precursors. The ZnS film served as an intermediate layer to facilitate the nucleation and growth of the WS₂ films. The thickness of the WS₂ films was measured via scanning electron microscope, the microstructure was probed with an X-ray diffractometer and a transmission electron microscope. The friction coefficient was measured with a ball-on-disk tester under dry nitrogen. The results reveal that the WS₂ films deposited on both substrates are ~175 nm and have (002) and (101) crystal orientations. The WS₂ film deposited on the ZnS coated Si substrate exhibits a stronger (002) orientation and a denser crystal structure than that deposited on the Si substrate. The WS₂ films on both substrates have low friction coefficients. However, due to the stronger (002) orientation and denser crystal structure, the friction coefficient of the WS₂ film deposited on ZnS coated Si substrate is smaller with longer wear life.