超声电化学沉积ZnO薄膜及其机理研究

采用超声电化学沉积生长了c轴取向的ZnO薄膜,并与常规电化学沉积生长的ZnO薄膜进行了比较.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计研究了样品的晶体结构、表面形貌以及光学性能.结果表明,常规电化学沉积生长的ZnO薄膜为纳米柱状结构,随着沉积电压的增加,c轴取向率呈极值变化,热退火可提高这种薄膜的透射率.超声电化学沉积生长的ZnO薄膜,在1.5V低沉积电压下仍为柱状结构,但比未加超声电化学法沉积的样品具有更好的c轴取向,沉积电压增加到2.0V时样品则变为麦粒状结构,热退火后其透射率几乎不变.     

离子束辅助沉积碲化铅薄膜的AFM研究

利用原子力显微镜（AFM）研究了离子束辅助沉积碲化铅（Pblle）薄膜的微观结构和表面形貌。结果表明,传统热蒸发方法制备的碲化铅薄膜呈现出明显的柱状结构,离子束轰击可以显著改变薄膜的微观结构,导致柱状结构的逐渐消失和晶粒的长大。     

氩气和氪气磁控溅射对Zr-Co-RE薄膜微观结构和吸氢性能的影响

为了获得吸气性能较好的Zr-Co-RE(RE为La和Ce稀土元素)吸气剂薄膜，采用直流磁控溅射方法，分别在氩气和氪气气氛中，通过改变沉积气压研究制备了不同结构的Zr-Co-RE薄膜。运用场发射扫描电镜、X射线衍射仪分析了不同溅射气压下溅射气氛对薄膜结构的影响；采用动态定压法分别测试了在氩气和在氪气中沉积的薄膜的吸氢性能，分析了溅射气氛和薄膜结构对吸氢性能的影响。结果表明，在同等气压下，用氩气溅射沉积的薄膜较致密，用氪气溅射沉积的薄膜表面分布有较多的团簇结构和裂纹结构，薄膜呈明显的柱状结构，且柱状组织间分布着大量的界面和间隙，为气体扩散提供了更多的路径；随着氩气和氪气气压增大，薄膜含有更多的裂纹和间隙结构，连续性柱状结构生长更明显，裂纹更深更宽，比表面积更大，有利于提高薄膜的吸氢性能。     

掠射角溅射沉积纳米结构氧化钨薄膜

采用掠射角反应磁控溅射法在室温下沉积了纳米结构氧化钨(WO₃)薄膜, 并对薄膜进行热处理。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对氧化钨薄膜的形貌和结构进行了表征。当掠射角度为80°时, 采用直流电源沉积的氧化钨薄膜具有纳米斜柱状结构, 而采用脉冲直流电源沉积的薄膜呈现纳米孔结构。纳米薄膜经450℃热处理3 h后, 纳米斜柱彼此连接, 失去规整结构, 而纳米孔结构的孔尺寸变大。XRD分析表明室温沉积的氧化钨薄膜具有无定形结构, 经450℃热处理1 h后, 转变为单斜晶相。具有纳米斜柱状或纳米孔结构氧化钨薄膜的光学调制幅度在波长600 nm时达到60%, 且电致变色性能可逆。     

溅射沉积Cu膜生长的Monte Carlo模拟

在本文中,我们建立了一个较完整的基于动力学晶格蒙特卡罗方法的模拟薄膜生长的三维模型,利用该模型我们研究了溅射沉积条件下粒子的沉积角度、沉积速率以及入射能量对Cu膜生长的影响.模拟结果表明Cu膜表面粗糙度会随沉积角度和沉积速率的增大而增大,而相对密度随之减小.模拟的薄膜的三维形貌显示,在薄膜的表面存在着柱状结构,这与实验是相符的.     

铀表面等离子体浸没离子注入沉积制备氮化层+Ti/TiN多层膜的结构与性能

为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试.结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO_2和U_2N_3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大.     

射频磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在不锈钢和单晶Si基片上成功地制备了氧化铝(Al2O3)薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究.结果表明,沉积速率随着射频功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大;随着溅射气压的增加,沉积速率先增大,在一定气压时达到峰值后继续随气压增大而减小,同时随着靶基距的增大而减小;随着氧气流量的不断增加,靶面溅射的物质从金属态过渡到氧化物态,沉积速率也随之不断降低.X射线衍射图谱表明薄膜结构为非晶态;用原子力显微镜对薄膜表面形貌观察,薄膜微结构为柱状.     

RF磁控溅射工艺对TiNi(1-x)Cux合金薄膜组织形貌的影响

采用RF磁控溅射技术制备了TiNi(1-x)Cux合金薄膜，利用扫描电镜，电子能谱仪和XRD技术分析研究了RF磁控溅射工艺对TiNi(1-x)Cux合金薄膜组织形貌的影响规律。结果表明：在基片不加热的条件下溅射薄膜组织结构为非晶，并呈柱状形貌垂直于基片生长；经650-720℃，3min退火处理后，薄膜均发生晶化转变；在他它条件相同的情况下，溅射功率和工作气压对薄膜组织形貌有很大影响；薄膜的柱状单胞直径，薄膜厚度和生长速度均随溅射功率的增长而增长，但当溅射功率一定时，工作气压增加使柱状单胞直径，薄膜厚度和薄膜的生长速率显著减小，RF磁控溅射过程中，沉积原子的活性及其沉积速率是影响薄膜组织形貌的主要原因。     

硅基LiNbO3薄膜的光波导性能研究

利用脉冲激光沉积技术在硅衬底上生长高c轴取向LiNbO3薄膜.研究了衬底温度对薄膜质量的影响,发现衬底温度在600 ℃时获得了具有优异结晶质量的高c轴取向LiNbO3薄膜.采用扫描电镜和透射电镜分别对薄膜的表面、截面进行了分析,结果表明,薄膜表面光滑,晶粒均匀致密,薄膜呈与衬底垂直的柱状结构.棱镜耦合技术制备的LiNbO3薄膜具有优异的光波导性能,光损耗为1.14 dB/cm.     

CIGS薄膜太阳能电池用Mo背电极的制备与结构性能研究

利用磁控溅射技术在Soda-lime玻璃衬底上沉积CIGS薄膜太阳能电池用金属Mo背电极薄膜,并研究了Mo靶功率、基片脉冲宽度以及预清洗时间对Mo薄膜的相结构、形貌及电阻率的影响。结果表明,沉积的Mo薄膜均沿(110)晶面呈柱状择优生长;增大Mo靶溅射功率可以促进薄膜晶粒长大、提高薄膜的致密性、降低电阻率;合适的基片脉冲电压脉宽促进了晶核的形成、长大并有助于沉积过程中Mo晶粒长大,进而降低薄膜电阻率;通过延长预清洗时间可获得致密性好、电阻率低的Mo薄膜,所获得的Mo薄膜最低电阻率为3.5×10-5Ω.cm。     

复合光导层液晶光阀的研究

介绍了一种具有柱状结构的a-Si：H／nc—Si复合光导层的液晶光阀，复合光导层是通过热蒸发和等离子体辉光放电沉积方法，采用Al诱导a-Si：H制成的。经过测试，这种柱状结构薄膜具有电导各向异性，其横向电导率小于纵向电导率。用这种薄膜制成的液晶光阀其分辨率达到5001p／inch。     

石英衬底上柱状多晶硅薄膜的制备

利用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD)在已经预沉积有非晶硅薄膜的石英衬底上低温沉积了N/I非晶硅薄膜, 对样品进行了两步快速光热(RTP)退火. 采用 Raman、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对样品退火前后的结晶状况和微观形貌进行了分析. 结果表明, 该N/I非晶硅薄膜退火后的晶化率达到了94%左右, 断面形貌为柱状结构, 样品中的平均晶粒尺寸约30nm, 晶粒团簇的尺寸最大约1.5μm.     

SiC/C薄膜的制备及其力学性能

以SiC 超细粉为原料、采用热等离子体物理气相沉积( TPPVD) 技术快速制备出了高质量SiC/ C 薄膜, 最大沉积速度达到225 nm/ s, 高于常规物理气相沉积( PVD) 和化学气相沉积(CVD) 法两个数量级。用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X 射线光电子谱对薄膜的形貌和微结构进行了观察和分析, 并用纳牛力学探针测定了薄膜的力学性能。研究结果表明, 向等离子体中导入CH₄, SiC/ C 薄膜沉积速度增大, 薄膜中C 含量增加, 薄膜断面呈现柱状结构。薄膜硬度和弹性模量随薄膜中C 含量增加而降低, 在接触深度为40 nm 时由纳牛力学探针测得沉积薄膜的最大硬度达到38 GPa。     

AlN薄膜的KrF准分子脉冲激光沉积

研究了采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上AlN薄膜的制备及其性质。结果表明,衬底温度从室温到800℃的范围内,所得到的AlN薄膜为(002)择优取向的纤锌矿结构。随着衬底温度的升高,AlN薄膜从纳米晶结构转为多晶结构,同时表面微粗糙度上升。AlN晶粒呈柱状生长机制。     

非晶硅薄膜上碘化汞多晶薄膜的生长及其性能

采用改进后的带有真空活塞的热壁物理气相沉积装置在非晶硅薄膜上制备HgI2多晶薄膜,使薄膜生长的操作过程更加简单安全.用边抽真空边生长薄膜的方式,可以获得较大的生长速率.通过改变不同的沉积参数,对获得的薄膜,采用XRD、SEM、I-V特性以及电容频率特性等手段对其进行表征,结果表明,获得了沿<001>晶向柱状生长且晶粒大小均匀、电阻率为2.5×1011Ω·cm、相对介电常数为5.53的薄膜.     

SnO2气敏薄膜在SnO2／Fe2O3双层结构中成核及生长过程的模拟

用ＳＥＭ对ＳｎＯ２／Ｆｅ２Ｏ３样品的断面结构进行了观察研究，发现ＳｎＯ２是在Ｆｅ２Ｏ３柱状结构的间隙中开始生长的，据此提出了双层膜结构生长热力学模型，由模型推出的结论与实验结果吻合。计算结果表明，ＳｎＯ２在Ｆｅ２Ｏ３薄膜的间隙中生长速度很快，而后逐渐变慢，达到稳定沉积速率，在这种沉积速率下形成ＳｎＯ２的柱状结构。ＳｎＯ２膜的这种沉积方式使得Ｆｅ２Ｏ３与其接触面积很大，两者结合十分牢固。     

A1N薄膜的KrF准分子脉冲激光沉积

研究了采用脉冲激光沉积（PLD）技术在Si（100）衬底上A1N薄膜的制备及其性质。结果表明，衬底温度从室温到800℃的范围内，所得到的A1N薄膜为（002）择优取向的纤锌矿结构。随着衬底温度的升高，A1N薄膜从纳米晶结构转为多晶结构，同时表面微粗糙度上升。A1N晶粒呈柱状生长机制。     

磁控溅射Ni-Mn-Ga磁驱动记忆薄膜的组织结构与成分研究

利用射频磁控溅射技术成功地在Si衬底上沉积Ni Mn Ga 薄膜,并采用XRD、SEM、AFM 及EMPA系统研究Ni Mn Ga薄膜的晶体学结构、断面形貌、表面形貌、成分及其影响规律。结果表明,经823K退火1h Ni Mn Ga薄膜完全晶化,室温下呈L21型体心立方结构;断面形貌揭示Ni Mn Ga 薄膜呈柱状结构。Ni Mn Ga薄膜的表面粗糙度随溅射功率和溅射时间的增加而增大;Ni Mn Ga薄膜中Ga的含量受溅射功率影响较大, Ni 的含量受溅射时间影响较大。     

O2气流量对MOCVD法生长ZnO薄膜性质的影响

采用低压MOCVD方法,在(0001)Al2O3衬底上沉积了ZnO薄膜.研究了Ⅵ族源O2气流量的变化对薄膜结构、表面形貌及光致发光特性的影响.增加O2气流量,ZnO薄膜结晶质量有所降低,半高宽从0.20°展宽至0.30°,由单一c轴取向变成无取向薄膜.同时,生成的柱状晶粒平均尺寸减少,晶粒更加均匀,均方根粗糙度减小.PL谱分析表明随O2气流量加大,带边峰明显增强,深能级峰明显减弱,ZnO薄膜光学质量提高.这些事实说明在本实验条件下,采用低压MOCVD方法生长的ZnO薄膜在光致发光特性主要依赖于Zn、O组份配比,而不是薄膜的微观结构质量.     

用直流溅射工艺制备的氧化铌薄膜的性能

采用直流反应溅射工艺制备了氧化铌（Nb2O5)薄膜，用XRD、AFM、AES和循环伏安等测试手段分析并研究了薄膜的组成、结构、表面形貌和电致变色性能间的关系。结果表明：在基础加热条件下可获得晶态TT－Nb2O5薄膜，沉积气压较高时的薄膜具有沿（100）面定向生长、结构相对较为疏松的柱状结构，这种薄膜具有良好的电化学稳定性，锂离子注入／抽出可逆性好，并具有灰色变色特性，在可见区（波长600nm)的透过率调制幅度为35％.