纳米金刚石薄膜的制背

采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷、氩气和氧气为前驱气体,在直径为5 cm的(111)取向镜面抛光硅衬底上沉积出高平整度纳米金刚石薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射谱和共焦显微显微拉曼光谱我们分析了薄膜的表面形貌和结构特征.该薄膜平均粒径约为20 nm.X射线衍射谱分析表明该薄膜具有立方相对称 (111)择优取向金刚石结构.在该薄膜一阶微显微拉曼光谱中,1 332 cm-1附近微晶金刚石的一阶特征拉曼峰减弱消失,可明显观测到的三个拉曼散射峰分别位于1 147 cm-1、1 364 cm-1和1 538 cm-1,与己报导的纳米金刚石拉曼光谱类似.该方法可制备出粒径约为20 nm粒度分布均匀致密具有较高含量的sp3键的纳米金刚石薄膜.     

热丝CVD法分解丙酮合成金刚石薄膜

本文采用热丝CVD方法，在丙酮和氢气系统下，用Si和Mo片作衬底进行了合成金刚石薄膜的研究。Raman谱、X射线衍射以及扫描电镜的分析结果表明，制备的金刚石薄膜是多晶金刚石薄膜，当丙酮量为1.1%时，晶粒尺寸约为1-1.7微米。生长速率约为0.4um/h，并讨论了金刚石薄膜质量与实验条件的关系。     

射频磁控溅射法低温沉积MnZn铁氧体薄膜

采用磁控溅射法在Si(100)、Si(111)和玻璃基片上原位沉积MnZn铁氧体薄膜,用X线衍射(XRD)仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征薄膜的物相结构与微观形貌,用振动样品磁强计(VSM)测试薄膜的磁性能.结果表明,在Si(100)基片上原位沉积的MnZn铁氧体薄膜,在较低的基片加热温度(Ts=50℃)下即可晶化;Ts升高,MnZn铁氧体薄膜的XRD衍射峰强度逐渐增强;当Ts≤150℃时,MnZn铁氧体薄膜X线衍射主峰为(311),但当Ts≥200℃后,MnZn铁氧体薄膜沿{111}晶面生长.在Si(111)和玻璃基片上沉积的MnZn铁氧体薄膜,其XRD衍射主峰分别为(111)和(311).     

玻璃衬底上CdTe薄膜的制备及其性质

利用近空间升华法在经过不同打磨处理的玻璃衬底上制备了CdTe薄膜,用X射线衍射仪,扫描电镜表征了CdTe薄膜的微结构.结果表明CdTe薄膜的微观结构依赖于衬底粗糙度,(111)晶面的择优取向随衬底表面粗糙度的增加而降低.     

氢气流量对金刚石薄膜制备的影响

在不同氢气流量下,以丙酮为碳源,采用热丝法化学气相沉积在p型(111)单晶硅衬底上制备了金刚石薄膜。用金相显微镜、X射线衍射以及原子力显微镜对金刚石薄膜表面形貌以及质量进行了表征,结果表明:在氢气流量为150~200 mL/min时,金刚石薄膜择优(111)晶面生长,且金刚石颗粒逐渐变大,分布逐渐不均匀,在氢气流量为200 mL/min时,甚至出现二次形核。在氢气流量为200~250 mL/min时,金刚石薄膜择优(100)晶面生长,金刚石颗粒逐渐变小,分布逐渐均匀。     

PZT铁电薄膜的低温原位生长

在溅射法预制备的LaNiO3/Si基片上,用射频溅射法在较低的衬底温度(235～310℃)和纯Ar气氛中原位生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜.通过优化溅射功率、基片温度等工艺,最后在260℃的较低基片温度上成功制备出具有良好铁电性的PZT薄膜.使用X射线衍射(XRD)测试样品的结构,原子力显微镜观察其表面形貌,TD-88A标准铁电测试系统测试样品(Ar/PZT/LNO结构)的铁电性能.结果表明:(1)溅射功率110W,基片温度260℃时,原位沉积的PZT呈(111)、(200)取向;(2)上述工艺制备的PZT薄膜展现良好的铁电性,在5V测试电压时,其剩余极化为23.1uc/cm2,漏电流密度为1.34×10-4A/cm2.     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n -nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

灯丝温度对生长金刚石薄膜的影响

用热丝化学气相沉积法在Si（110）和钛合金衬底上淀积了金刚石薄膜。借助扫描电镜、喇曼光谱和X射线衍射等分析手段，研究了灯丝温度和衬底表面预处理对合成金刚石薄膜的影响。灯丝温度超过2300℃时，金刚石薄膜中含有多晶碳化钨；灯丝温度在1500～1800℃之间时，非金刚石碳相的含量增加。经预淀积类金刚石薄膜后，金刚石薄膜的形核密度大于机械抛光的形核密度。     

在Si(111)上磁控溅射碳化硅薄膜的H2退火效应

用射频磁控溅射法在常温硅衬底上制备了碳化硅薄膜并研究了氢退火对薄膜的影响.用傅里叶红外透射谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)对薄膜样品进行了结构、组分和形貌分析.结果表明:高温退火后SiC膜的晶化程度明显提高,而且在薄膜中观察到了碳纳米线的形成.     

溅射功率对Mg2Si薄膜制备的影响

采用射频磁控溅射系统,在Si(111)衬底上制备了不同溅射功率下的Mg2Si薄膜。通过X线衍射(XRD)和冷场发射电子显微镜镜(FESEM)对Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征,理论分析了Mg2Si薄膜在Si(111)衬底上的外延生长关系,得到了Mg2Si薄膜的外延生长特性。研究结果表明,在80～110 W的溅射功率范围内,Mg2Si薄膜具有Mg2Si(220)的外延择优生长特性,并且随着溅射功率的增加Mg2Si(220)衍射峰先增强后变弱,在100W功率下Mg2Si(220)衍射峰最强。     

Rheology and Thermal Conductivity of Diamond Powder-Filled Liquid Epoxy Encapsulants for Electronic Packaging

The traditional silica-based epoxy system used for electronic packaging has a poor thermal conductivity of less than 1 W/mK and no longer meets the increasingly stringent thermal management requirements of many packaging applications. The current commercial availability of low-cost diamond powders with very high-thermal conductivity makes it possible to consider diamond powder-filled epoxy for high-end product packaging. This paper reports the design, rheology, and experimentally determined thermal conductivity results on the multimodal diamond powder-filled epoxy system for liquid encapsulants. Rheology studies of the monomodal diamond powder in epoxy show the necessity of the use of surfactants when the powder sizes are below 10 $mu {rm m}$. A high-thermal conductivity of 4.1 W/mK was achieved for epoxy-filled by 68% volume loading of diamond powders, which required a multimodal particle size distribution (nine sizes). Comparative measurements of electronic junction temperatures of Si diodes sealed by the diamond powder-filled epoxy and commercial silica-epoxy show a much better thermal performance of the diamond-filled epoxy, which suggests the potential application of the diamond-filled epoxy for packaging high-end electronic products.      

高失配半导体薄膜材料的纳米异质外延新技术

纳米异质外延技术是制备高失配半导体薄膜的一种纳米制作技术路线,随着超大规模集成电路纳米图样加工技术的进步,它将在制备无缺陷密度且单晶品质完美的高失配半导体薄膜材料中发挥巨大的作用。详细地综述了纳米异质外延技术的原理,介绍了纳米图样制作技术并展示了运用纳米异质外延技术在Si(111)衬底上实现高失配GaN(失配度为20%)薄膜材料及在Si(100)衬底上实现InP薄膜材料的高品质单晶外延生长。     

低温生长SiC薄膜衬底碳化研究

讨论了在用热丝化学汽相沉积(HFCVD)法沿Si(111)晶面异质生长SiC薄膜的过程中衬底碳化工艺对SiC成膜的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和俄歇电子能谱(AES)等分析手段,对衬底碳化进行研究。并对典型工艺条件(钨丝温度2 000℃,衬底温度800℃,衬底碳化时间5 min)下制备的样品的碳化层进行分析,得出其厚度约为20 nm,由富C的3C-SiC层,3C-SiC层和含C的Si层组成。     

Study of NiSi/Si Interface by Cross-Section Transmission Electron Microscopy

采用不同硅化工艺制备了NiSi薄膜并用剖面透射电镜(XTEM)对样品的NiSi/Si界面进行了研究.在未掺杂和掺杂(包括As和B)的硅衬底上通过物理溅射淀积Ni薄膜,经快速热处理过程(RTP)完成硅化反应.X射线衍射和喇曼散射谱分析表明在各种样品中都形成了NiSi.还研究了硅衬底掺杂和退火过程对NiSi/Si界面的影响.研究表明:使用一步RTP形成NiSi的硅化工艺,在未掺杂和掺As的硅衬底上,NiSi/Si界面较粗糙;而使用两步RTP形成NiSi所对应的NiSi/Si界面要比一步RTP的平坦得多.高分辨率XTEM分析表明,在所有样品中都形成了沿衬底硅〈111〉方向的轴延-NiSi薄膜中的一些特定晶面与衬底硅中的(111)面对准生长.同时讨论了轴延中的晶面失配问题.     

Single-structure heater and temperature sensor using a p-typepolycrystalline diamond resistor

Heat generation and temperature sensing are reported in a single p-type diamond resistor fabricated on an oxidized Si substrate using diamond film technology compatible with integrated circuit (IC) processing. Power densities in excess of 600 W/in.² are observed for the heaters. The temperature response of the sensor is characterized in the temperature range of 300-725 K. Such a diamond heater/sensor device is reported for the first time     

NiSi/Si界面的剖面透射电镜研究

采用不同硅化工艺制备了NiSi薄膜并用剖面透射电镜(XTEM)对样品的NiSi/Si界面进行了研究.在未掺杂和掺杂(包括As和B)的硅衬底上通过物理溅射淀积Ni薄膜,经快速热处理过程(RTP)完成硅化反应.X射线衍射和喇曼散射谱分析表明在各种样品中都形成了NiSi.还研究了硅衬底掺杂和退火过程对NiSi/Si界面的影响.研究表明:使用一步RTP形成NiSi的硅化工艺,在未掺杂和掺As的硅衬底上,NiSi/Si界面较粗糙;而使用两步RTP形成NiSi所对应的NiSi/Si界面要比一步RTP的平坦得多.高分辨率XTEM分析表明,在所有样品中都形成了沿衬底硅〈111〉方向的轴延-NiSi薄膜中的一些特定晶面与衬底硅中的(111)面对准生长.同时讨论了轴延中的晶面失配问题.     

TiO2薄膜的热处理晶化及形貌研究

对Si(111)和Si(100)衬底上用化学气相沉积法制成的TiO2薄膜进行了不同温度的热处理，并用原子力显微镜对处理后薄膜的形貌变化进行了观察。X－射线衍射分析表明形貌变化过程即晶化过程。晶化物相为金红石。晶化程度（或形貌变化程度）与热处理的温度有次数（或热处理时间）有关。Si(111)衬底上TiO2晶化形貌为杂乱分布的柱状、板状，定向不好；而Si(100）衬底上TiO2晶化形貌为定向较好的四方柱状或板状，这是因为Si(100)与金红石（001）都属四方对称结构，两相结构在此方向上容易匹配的结果。在相同热处理条件下，Si(111)衬底比Si(100)衬底上TiO2晶化程度高，说明非定向附生的晶化作用比定向附生的晶化作用容易实现。     

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。