采用水基原子层沉积工艺在石墨烯上沉积Al2O3介质薄膜研究

采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜,研究了Al2O3成核机理.原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明,沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况,物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3成核的关键,物理吸附水分子的均匀性直接影响Al2O3薄膜的均匀性.在适当的温度窗口(100～130℃),Al2O3可以均匀沉积在石墨烯上,AFM测得Al2O3薄膜表面均方根粗糙度(RMS)为0.26 nm,X射线光电子能谱(XPS)表面分析与元素深度剖析表明,120℃下在石墨烯表面沉积的Al2O3薄膜中O和Al元素的含量比约为1.5.拉曼光谱分析表明,采用H2O-based ALD工艺沉积栅介质薄膜不会降低石墨烯晶体质量.     

镍基合金基体上离子镀TiN薄膜的制备及性能

在镍基合金Inconel 740H基底上通过多弧离子镀制备Ti N薄膜.控制温度、气体流量、过渡层成分等重要参数,研究其对Ti N薄膜的表面形貌、力学性能以及耐腐蚀性的影响.多弧离子镀沉积过程中,沉积温度分别为200、250、300℃;过渡层成分分别为Al、Cr、Ti;气体流量分别为Ar 5 Sccm∶N240 Sccm,Ar 6 Sccm∶N248 Sccm,Ar 8 Sccm∶N264 Sccm.实验结果表明:在本实验的温度范围内,Ti N薄膜的致密度、结合力以及表面硬度均随着沉积温度的提高而提高;Cr作为过渡层的效果优于Al和Ti,薄膜成分均匀、表面致密,硬度更高,且耐腐蚀性能优异;在Ar、N2流量比一定的情况下,气体流量对Ti N薄膜的表面形貌和力学性能影响不大.本实验的最佳参数是:沉积温度300℃,过渡层成分为Cr,气体流量为Ar 6 Sccm、N248 Sccm.     

Cu箔衬底上石墨烯纳米结构制备

采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在Cu箔上制备出了单层石墨烯纳米结构,用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱等对其结构和形貌等进行了表征。在此基础上,通过调节生长参数,制备多种形貌的石墨烯结构,着重探索了在生长温度为1000℃、生长时间为2min时,CH4∶H2、生长压强和衬底晶体取向对石墨烯初始形貌的影响规律,石墨烯的形貌主要取决于C的扩散/沉积和H2对石墨烯的刻蚀,当氢气的刻蚀作用占主导地位时,石墨烯为规则的六边形,当C的扩散/沉积占主导作用时,C沿着特定的方向扩散快,形成花状形貌;而背电子散射衍射(EBSD)研究表明,衬底Cu箔的取向对石墨烯形貌的影响不明显,没有观察到衬底取向与石墨烯结构之间的直接联系。     

低温沉积金刚石薄膜的研究

利用微波等离子体化学气相沉积法,以甲烷、氢气和氩气作为工作气体,在较低的沉积温度下,沉积得到了连续的金刚石薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪分别对金刚石薄膜的表面形貌、生长结构以及沉积质量进行了表征。实验结果表明,氩气的引入虽然可以有效的降低获得金刚石薄膜所需的基片温度,但为了提高金刚石薄膜的质量,需要适当的提高微波功率。同时,当基片温度一定时,在CH4/H2/Ar体系和CH4/H2体系下均可获得表面形貌与生长结构相似的金刚石薄膜,且可能利用CH4/H2/Ar作为工作气体沉积金刚石薄膜所需要的微波功率更低。     

微波电子回旋共振法沉积的非晶碳化硅薄膜结构和性能研究

非晶碳化硅薄膜的结构可调制性及化学稳定性使它可用作超低k多孔介电薄膜的扩散阻挡层.主要改变了SiH4(80%Ar稀释)和CH4气体流量比R{R=[CH4]/([CH4] [SiH4])},使用微波电子回旋共振化学气相沉积法制备了非化学计量比的非晶碳化硅薄膜(a-Si1-xCx∶H).薄膜沉积过程中放电等离子体的各基团行为由等离子体的发射光谱监测,而薄膜的结构与性能则由傅立叶变换红外光谱、紫外可见光谱等来表征.结果表明,在等离子体发射光谱中H、CH谱线强度随CH4流量的增加而增强,而SiH谱线强度则呈现相反的变化趋势.红外结构表明随着气体流量比R的增加,薄膜由富硅态向富碳态转变,薄膜结构的转变是薄膜光学带隙及其介电常数变化的根本原因.     

铜箔表面形貌对CVD法生长石墨烯质量的影响

为了制备高质量、少层数的石墨烯薄膜,分别用25%HCl、2 mol/L FeCl_3腐蚀液及电化学抛光法处理铜箔,改善其表面平整度,然后利用化学气相沉积法在其表面生长石墨烯。通过调整2 mol/L Fe Cl3腐蚀铜箔的时间和电化学抛光铜箔的参数,根据SEM表征结果确定出腐蚀时间为30 s,抛光电压为10 V,抛光时间为60 s时,铜箔表面最为平整。这些方法处理铜箔后生长的石墨烯经拉曼光谱表征后得出,随着铜箔表面逐渐平整,铜箔表面更易生长出少层数,高质量的石墨烯薄膜。实验中还通过调整化学气相沉积(CVD)炉中通乙烯的时间来制备石墨烯。经SEM和拉曼光谱表征可知,延长生长时间,石墨烯薄膜的层数变厚,生长时间过短则石墨烯生长不连续。生长时间为30 s时,可生长出单层高质量的石墨烯薄膜,且石墨烯薄膜均匀致密;生长时间为60 s时,铜箔表面沉积一层石墨。所以生长单层石墨烯,控制生长时间是必要的。     

燃焰法沉积金刚石薄膜的均匀性研究

研究了燃焰法沉积金刚石薄膜的质量均匀性,指出反应气体流量比是影响金刚石薄膜质量均匀性的主要因素,基片表面沉积区径向温度梯度使金刚石膜晶粒尺寸偏离沉积中心距离的增加而减小。     

Inluence of Target Power on Structure and Optical Properties of CIGS Films

采用单靶磁控溅射方法分别在玻璃和镀有Mo背电极的Soda-lime玻璃衬底上沉积Cu( In0.7Ga0.3)Se2 (CIGS)薄膜.研究了靶功率变化对CIGS薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能的影响.采用XRD表征薄膜的组织结构,SEM和EDS观察和分析薄膜的表面形貌和成分,紫外-可见光分光光度计测试薄膜的透过率光谱.结果表明,在不同功率下制备的CIGS薄膜均具有(112)面择优取向.当溅射功率为300W时,CIGS薄膜的表面形貌最平整,结晶最均匀,n(Cu)∶n(In)∶n(Ga)∶n(Se)=30.00∶15.01∶3.97∶51.03组分符合高效吸收层的要求.溅射沉积的CIGS薄膜对可见光的平均透过率低于2％,光学带隙约为1.4eV.     

ZnO/Cu多层膜的制备及电磁屏蔽性能研究

采用磁控溅射法在涤纶水刺非织造布表面沉积纳米结构Cu单层膜和ZnO/Cu多层膜,利用原子力显微镜(AFM)对薄膜表面形貌进行分析,并利用四探针测试仪和矢量网络分析仪对样品的电学性能进行了测试。结果表明,在ZnO薄膜表面生长的Cu膜比在PET织物表面生长的Cu膜的均匀性、电学性能要好;在Cu镀膜时间相同的情况下,随着ZnO镀膜时间的增加,多层膜ZnO/Cu的电学性能先提高后降低,当ZnO镀膜时间为20min时,多层膜的电学性能达到最好;在ZnO镀膜时间相同的情况下,随着Cu镀膜时间的增加,多层膜ZnO/Cu的电学性能和织物表面颗粒均匀性经历了先提高、最后趋于稳定的过程,屏蔽效能最大平均值达到56dB。     

氢化微晶硅薄膜的两因素优化及高速沉积

采用甚高频等离子体辅助化学气相沉积技术(VHF-PECVD)分别对薄膜沉积参数进行了功率密度-沉积气压和硅烷浓度-气体总流量两因素优化.主要研究沉积参数对薄膜沉积速率和结晶状况的影响,结果表明:高沉积压强下,功率密度的提高对微晶硅薄膜(μc-Si∶H)沉积速率的影响减弱,硅烷浓度和气体总流量影响作用相对增强,高硅烷浓度有利于材料的利用,最终在高压强(600Pa)条件下,使微晶硅薄膜的沉积速率提升到2.1nm·s-1.同时,利用分步沉积法对薄膜的纵向结构均匀性进行了初步研究.