沉积功率和退火工艺对PE-ALD氧化铝薄膜的影响

Al2O3薄膜常用于有机电子器件的稳定化封装.除了薄膜的水气渗透率特性,薄膜的表面粗糙度、润湿性和折射率等性能也会影响薄膜的最终封装效果.采用自制等离子增强原子层沉积(PE-ALD)系统在低温下成功制备了Al2O3薄膜,研究了沉积功率和退火参数对Al2O3薄膜微观形貌和性能的影响.结果表明,Al2O3薄膜的生长速率和折射率随沉积功率的增加分别呈现先增加后下降和不断增加的趋势,当沉积功率为1 800 W时,薄膜的线性生长速率达到0.27 nm/cycle,远高于传统热原子层沉积技术的沉积速率.退火处理不会改变Al2O3薄膜晶态,但改善了薄膜的表面粗糙度,降低了接触角和有机基团红外强度.得到了最佳的PE-ALD薄膜制备工艺条件,实现了对有机发光二极管器件的有效封装.     

氧分压对磁控溅射β-Ga2O3薄膜结构及光学特性的影响

通过磁控溅射沉积以及高温热退火处理,在5.08 cm(2 inch)c-plane蓝宝石异质衬底上制备出单晶β-Ga2O3薄膜,研究了溅射气氛中氧分压对β-Ga2O3薄膜的晶体结构以及光学特性的影响.通过调控氧分压,获得了具有{-2 01}晶面族X射线衍射峰的β-Ga2O3薄膜,其最大晶粒尺寸达到138 nm,在300～800 nm波段透射率大于80％,最大光学带隙达5.12 eV.最优的薄膜表面粗糙度达0.401 nm,800 nm波长处折射率为1.94.实验结果表明,降低氧分压有利于溅射粒子动能增大、数量增多,从而提升β-Ga2O3薄膜结晶质量、增加薄膜透射率和光学带隙;适当提高氧分压则有利于改善薄膜表面平整度,并提高致密度.     

Al_2O_3过渡层厚度对AZO薄膜性能的影响研究

采用磁控溅射法,在预先沉积了Al2O3过渡层的玻璃衬底上制备了性能优良的AZO薄膜。借助XRD、AFM、四探针仪和分光光度计对AZO薄膜的结构、表面形貌以及电学和光学性质进行了表征,并研究了Al2O3过渡层厚度对AZO薄膜性能的影响。结果表明:Al2O3过渡层的添加对AZO薄膜的表面形貌有一定影响;AZO薄膜的结晶质量随着过渡层厚度的增加先上升后下降;AZO薄膜的电阻率因过渡层的添加而明显降低,特别是在AZO薄膜较薄时;在添加了1～3 nm厚的过渡层后,160 nm厚的AZO薄膜的电阻率下降了44%左右;AZO薄膜的可见光透射率和光学带隙基本不受过渡层影响。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明:相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜,通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差,但表面较平整;而且随着AlN缓冲层厚度的增加,GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见,AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

AlN缓冲层厚度对脉冲激光沉积技术生长的GaN薄膜性能的影响

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。     

溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化关系的影响,结果表明：(1)当溅射功率一定时,随溅射氩气气压的增加Ge2Sb2Te5薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大.(2)当溅射氩气气压一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加.对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少.(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小.探讨了影响Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的机理.     

LBO晶体上1064 nm,532 nm二倍频增透膜的设计及误差分析

采用矢量合成法设计了LiB3O5(LBO)晶体上1064 nm,532 nm二倍频增透膜,在1064 nm处的反射率为0.0014%,532 nm处的反射率为0.0004%。根据误差分析,薄膜制备时沉积速率精度控制在 6.5%时,1064 nm处的反射率增加至0.22%,532 nm处增加至0.87%。材料折射率的变化控制在 3%时,1064 nm处的反射率达0.24%,532 nm处达0.22%。沉积速率和折射率控制的负变化不增大特定波长处的剩余反射率。与膜层折射率相比,薄膜物理厚度对剩余反射率的影响小。低折射率膜层的厚度变化对特定波长处的剩余反射率影响最明显,即为该膜系的敏感层。为改善膜基之间的附着力,选择Y2O3或SiO2作为过渡层,从过渡层的厚度匹配和膜层的折射率匹配两方面进行了相应的膜系匹配设计。     

溅射参数为Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化关系的影响。结果表明：（1）当浅射功率一定时,随溅射氩气气压的增加Ge2Sb2Te5薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大。（2）当溅射氩气压一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加。 对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少。（3）薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小,探讨了影响Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的机理。     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波     

Sr2FeMoO6薄膜激光感生热电势效应的研究

采用脉冲激光沉积法在倾斜SrTO3 (100)衬底上制备出高质量的Sr2FeMoO6薄膜,观察到薄膜在可见、红外波段的脉冲激光照射下具有很大的激光感生热电势效应(LITV)。研究表明,用1064nm和532nm波长的脉冲激光从薄膜表面垂直照射时,薄膜表面产生的最大峰值电压分别为0.9V和0.8V,并且LITV信号与激光能量成良好的线性关系,可用以制造高灵敏度的激光功率计/能量计。当激光从SrTO3衬底方向照射时,LITV极性发生变化。上述现象用各项异性Seebeck效应给与了解释。     

溶胶-凝胶法制备外延Ba1-xSrxTiO3薄膜及其结构与性能研究

应用溶胶-凝胶技术在Pt/MgO(100)衬底上成功地制备了Ba0.65Sr0.35TiO3外延薄膜.XRD和SEM分析结果表明该薄膜在O2气氛中650℃热处理1h后,其(001)面是沿着Pt(100)和MgO(100)面外延取向生长的;薄膜表面均匀致密,厚度为260nm,平均晶粒大小为48.5nm.当测试频率为10kHz时,BST薄膜的介电常数和损耗因子分别为480和0.02.介电常数-温度关系测试结果表明sol-gel工艺制备的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜其居里温度在35℃左右,且在该温度下Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜存在扩散铁电相变特征.当外加偏置电压为3V时,BST薄膜的漏电流密度为1.5×10-7A/cm2.该薄膜可作为制备新型非制冷红外焦平面阵列和先进非制冷红外热像仪的优选材料.     

溶胶–凝胶法制备BST薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶–凝胶(sol-gel)工艺配制了(Ba0.65,Sr0.35)TiO3(BST)溶胶。利用旋转涂覆工艺将BST溶胶涂覆在SiO2/Si衬底上,在不同的热处理条件下制备出BST薄膜。XRD分析结果表明:制得的BST薄膜形成了单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明,BST薄膜表面平整致密,无裂纹。表面均方根粗糙度为3~6nm,晶粒大小分布均匀,直径约为40~100nm。随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大。     

Dielectric Characteristics of Ba0.65Sr0.35TiO3 Thin Films by Sol-Gel Method

Ferroelectric Ba0.65Sr0.35TiO3 (BST) thin films on the Pt/Ti/SiO2/Si substrate have been successfully prepared by sol-gel. Such films have approximately 300 nm thicknesses with a remnant polarization of about 2.95 C/cm2 and a coercive field of about 21.5 kV/cm. The investigations of X-ray diffraction and atomic force microscopy show that the BST films annealed at 650 ℃ exhibit a tetragonal structure and that the films dominantly consist of large column or grains of about 89 nm in diameter. The curves of the temperature dependence of dielectric coefficient in different frequencies display the curie transition at the temperature around 23 ℃. The dielectric loss tangent of BST thin films at 100 kHz is less than 0.04. As a result, the BST thin films are more applicable for fabrication of infrared detector compared with the BST thin films reported previously.     

高度(100)取向的BST薄膜及其高介电调谐率

用脉冲激光沉积法制备(Ba1-xSrx)TiO3(x=0.35,0.50简称BST35和BST50)介电薄膜。在650℃原位退火10min,获得高度(100)取向柱状生长的晶粒。BST35薄膜的平均晶粒尺寸为50nm,BST50薄膜的晶粒尺寸为150~200nm。在室温和1MHz条件下,BST35的最大εr和调谐率分别达到810和76%,其介电调谐率高于国内外同类文献报道的数据;BST50的εr和调谐率最大分别达到875和63%。薄膜为(100)取向生长,因为薄膜沿平面c轴极化而产生应力,在电场作用下,而获得高介电调谐率。     

BaxSr（1—x）TiO3多层膜椭偏光谱研究

用溶胶－凝胶技术在Bi(100）衬底上制备了单层和渐变型多层的BaxSr(1-X)TiO3薄膜，其膜层组分分别为：Ba0.7Sr0.3TiO3,Ba0.8Sr0.2TiO,Ba0.9Sr0.1TiO3,BaTiO3，对生长制备出的多层BaxSr(1-X)TiO3薄膜进行了变角度椭偏光谱测量，通过椭偏光谱解谱分析研究，首次得到了BaxSr(1-X)TiO3多层膜结构不同膜层的膜厚和光学常数，其结果显示：椭偏光谱分析得到的不同膜层的膜厚与卢瑟福背向散射测量得到的结果基本相符；渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的折射率比单层BaTiO3薄膜折射率大许多，与体BaTiO3的折射率相接近，这说明渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的光学性质与体材料的光学性质接近。     

BST/PVDF 0-3型复合材料的热释电特性研究

采用溶胶－凝胶工艺和微波处理技术在900℃合成了Ba0.65Sr0.35TiO3粉体颗粒，并将粉体按不同的比例与PVDF进行复合，按照流延工艺制作成薄膜样品，对样品进行介电和热释电特性的测试。实验结果表明：复合材料的介电常数远远低于Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷，而热释电系数比PVDF材料有大幅度提高，由此计算出复合材料的热释电优值因子比Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷高一个数量级。     

射频磁控溅射参数对 Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在 Pt/TiO2/SiO2/Si(100) 衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和电学性质的影响.使用 XRD 分析了工作气压为 2Pa、衬底温度分别为 200 ℃、400 ℃、600℃(组a),以及衬底温度为600℃、工作气压分别为 1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa 和 5.0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在 2.5Pa 以下、衬底温度为 600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构.在 1.5Pa 条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向.在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为 80 kV/cm)下,剩余极化 (Pr) 和矫顽场(Ec)分别为 2.32 μC/cm2、21.1 kV/cm.     

（Ba1—xSrx）TiO3薄膜的制备及性能的研究

选用Ba(C2H3O2)2、Sr(C2H3O2)2.1/2H2O和Ti（OC4H9）4为原材料,冰醋酸为催化剂,乙二醇乙醚为溶剂。用改进的溶胶－凝胶技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上成功地制备出钙钛型结构的（Ba1-xSrx)TiO3薄膜。该薄膜是制备铁电动态随机存储器、微波电容和非致冷红外焦平面阵列的优选材料;分析了薄膜的结构;测试了薄膜的介电和铁电性能。在室温10kHz下,（Ba0.73Sr0.27)TiO3薄膜介电系数和损耗分别为300和0．03。在室温1kHz下,（Ba0.95Sr0.05)TiO3薄膜剩余极化强度的矫顽场分别为3μC／cm^2和50kV/cm。     

（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .     

浓度对Sol-Gel法制备BST薄膜结晶及介电性能的影响

以醋酸锶、醋酸钡和钛酸四丁酯为前驱体原料,配制了不同浓度(0.05mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L)的Ba0.65Sr0.35TiO3溶胶,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)和旋涂工艺,成功制备了BST薄膜.采用XRD、SEM和阻抗分析仪研究分析了前驱液浓度对BST薄膜的结晶、微观形貌和性能的影响.结果表明,在相同热处理温度下,随着前驱液浓度增加,薄膜的结晶程度、晶粒生长情况和介电常数依次提高,介电损耗降低.浓度为0.5mol/l的溶胶形成的薄膜的结晶程度较好;晶粒发育完善,晶粒与晶粒之间比较紧密,表面光滑致密无裂纹,颗粒尺寸约为60nm～80nm;且其介电性能最佳.