五氧化二钽薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性

采用直流脉冲反应磁控溅射方法制备了高介电常数五氧化二钽(Ta2O5)薄膜.利用Ta/Ta2O5/Ta的MIM电容结构分析了Ta2O5的电学性能,研究了上电极面积对Ⅰ-Ⅴ特性的影响、Ⅰ-Ⅴ曲线的对称性和零点偏移以及薄膜缺陷和基底粗糙度对MIM电学性能的影响.结果表明,随着上电极面积增大,电容的漏电流密度增大,击穿场强减小.氧化钽薄膜中缺陷的存在和粗糙度增大容易引起漏电流增大,击穿强度降低.当上电极直径为1 mm时,MIM电容的性能最佳:击穿强度为2.22MV/cm,漏电流密度低于1×10-8A/cm2.     

Ta2O5薄膜的结构和电学性能研究

采用紫外光诱导热丝CVD沉积技术制备Ta2O5薄膜和Al/Ta2O2/SiMOS电容。利用XRD，AFM测试分析方法研究了紫外光源功率对Ta2O5薄膜结构的影响；通过C-V和，I-V测试对Ta2O5薄膜的介电常数，击穿场强和漏电流等电学性能进行了研究，结果表明：紫外光源的功率越大，Ta2O5薄膜的结晶性越好，介电常数越大，最大值为29，但紫外光功率对击穿场强和漏电流没有明显改善。     

离子辅助蒸发TixOy制备氧化钛薄膜及特性

采用离子辅助沉积的方法,分别以TiO2和Ti3O5为初始膜料在K9玻璃上制备了氧化钛薄膜,并研究了离子束流密度对以Ti3O5为膜料制备的薄膜透射性能的影响.实验结果表明,热处理前薄膜都为无定形结构;热处理后有明显的锐钛矿结构(101)择优取向,以Ti3O5为初始膜料制备的薄膜吸收优于以TiO2为膜料制备的薄膜;薄膜透射率极值随束流密度增大有临界值.     

五氧化二钽薄膜的I—V特性

采用直流脉冲反应磁控溅射方法制备了高介电常数五氧化二钽(Ta_2O_5)薄膜。利用Ta/Ta_2O_5/Ta的MIM电容结构分析了Ta_2O_5的电学性能,研究了上电极面积对I-V特性的影响、I-V曲线的对称性和零点偏移以及薄膜缺陷和基底粗糙度对MIM电学性能的影响。结果表明,随着上电极面积增大,电容的漏电流密度增大,击穿场强减小。氧化钽薄膜中缺陷的存在和粗糙度增大容易引起漏电流增大,击穿强度降低。当上电极直径为1mm时,MIM电容的性能最佳:击穿强度为2.22MV/cm,漏电流密度低于1×10~(-8)A/cm~2。     

氧离子能量对离子束辅助沉积Al2O3薄膜的结构及光学性能的影响

利用氧离子束辅助脉冲反应磁控溅射技术在聚酰亚胺基底上沉积Al2O3薄膜。这项技术在溅射高纯铝靶材的同时利用低能氧离子进行氧化来控制薄膜的化学配比。研究了薄膜沉积过程中离子束辅助的作用以及离子束放电电压对Al2O3薄膜的化学成分、结构、表面形貌、光学性能以及沉积速率的影响。结果发现,离子束放电电压对薄膜的化学成分具有显著影响,当电压增加到200 V,薄膜已基本达到完全化学计量比且薄膜为非晶结构;薄膜表面粗糙度随着离子束放电电压的增加而减小,当电压达到300V时,薄膜具有最小的表面粗糙度;通过对Al2O3薄膜透射谱的测量,分析薄膜的光学特性,获得了薄膜的光学常数随离子束放电电压的变化规律,发现氧离子束辅助沉积的薄膜具有较高的折射系数和较低的消光系数;另外,薄膜的沉积速率在电压增加到300V时达到最大值70 nm/min,是未采用离子束辅助时沉积速率的5倍。     

退火温度对Pt／SrBi2Ta2O9／BiaTi3O12／p—Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p—Si异质结．研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响．研究表明：成膜温度较低时,SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12均为多晶薄膜,但随退火温度升高,Bi4Ti3O12薄膜沿C轴择优生长的趋势增强;经不同退火温度处理的Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性,且回滞窗口随退火温度升高而增大,经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0．78V;在550～700℃范围内,Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p—Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降,当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大,经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2．54×10^-7A／cm^2的最低值．     

离子束溅射沉积Ta2O5光学薄膜的实验研究

根据择优溅射的理论,在不同的通氧方式下,详细分析了离子辅助对离子束溅射沉积Ta2O5薄膜光学特性的影响。结果表明,在薄膜生长的过程中,由于氩离子的轰击作用,薄膜中的氧原子被优先溅射出来,造成了薄膜化学剂量比失调、吸收增加。但是,通过优化辅助离子源中氧气的比例,可获得合理化学剂量比、低损耗的Ta2O5薄膜。     

离子束辅助沉积Al2O3薄膜的微观状态及其物理特性研究

本文利用透射电子显微镜、原子力显微镜、X光电子能谱等微观分析手段 ,系统研究了氧离子束辅助离子束沉积方法制备的Al2 O3 薄膜的化学成分、微观结构、表面形貌及其随退火温度的变化 ,并对Al2 O3 薄膜折射率、显微硬度和膜基结合强度等物理特性及其随沉积温度的变化进行了详细研究。研究发现 :用离子束辅助沉积制备的薄膜基本满足Al2 O3 的标准成分配比 ;在沉积温度低于 5 0 0℃制备的Al2 O3 薄膜以非晶Al2 O3 相a Al2 O3 为主 ;Al2 O3 薄膜的表面粗糙度、折射率、显微硬度随沉积温度的增加而增加 ;当沉积温度高于 2 0 0℃时 ,薄膜与基体间的膜基结合强度将随沉积温度的增加而下降。分析表明 :薄膜表面形貌与晶体内部的结构相变有关 ,薄膜的退火相变途径为a Al2 O380 0℃ γ Al2 O310 0 0℃ γ Al2 O3 +α Al2 O312 0 0℃ α Al2 O3 。     

阳极氧化法制备非晶Ta2O5及绝缘性能研究

利用阳极氧化法制备Ta2O5绝缘介质薄膜。扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射仪（XRD）研究表明Ta2O5绝缘介质薄膜表面平整,致密,呈非晶态。电击穿场强测试系统研究利用Ta-Ta2O5-Al复合薄膜制备FED器件（MIM结构）的绝缘性,表明薄膜具有较高的耐击穿场强,约为2.3MV/cm,分析Ta2O5的导通机理,主要为肖特基效应和F-N效应。     

离子束增强沉积制备钽酸锂薄膜电性能分析

为提升钽酸锂薄膜的性能,提出一种离子束增强沉积法制备钽酸锂薄膜的新工艺。分别采用这种新工艺和溶胶-凝胶法制备了钽酸锂薄膜,并利用阻抗分析仪和铁电材料分析仪对制备样品进行了介电性能、铁电特性、漏电电流和热释电特性分析。实验结果表明,采用离子束增强沉积制备的钽酸锂样品经550℃退火后,介电常数为39.44,介电损耗为0.045;测试电场强度为400kV/cm时,漏电流为4.76×10-8 A/cm2,击穿场强为680kV/cm,热释电系数达到1.82×10-4 C/m2 K。相比之下,采用溶胶-凝胶方法制备的钽酸锂薄膜样品,其介电常数、介电损耗、漏电流都更大,击穿场强和热释电系数更低。从电性能参数比较可以看出,离子束增强沉积法比溶胶-凝胶法更适合用于制备钽酸锂薄膜。     

高k材料Ta2O5结构与电学性质的研究

利用双离子束沉积设备在p-Si（100）衬底上制备了Ta2O5基MOS电容,研究了不同辅源能量0、100、200、300eV下薄膜生长机制、内部结构以及电学性质的差异。实验结果显示,在辅源能量200eV下制备的Ta2O5薄膜具有最小的表面粗糙度和优异的界面特性。由C-V/I-V特征曲线表明,辅源能量200eV下制备的Ta2O5基MOS电容具有最小的平带电压偏移量、氧化层电荷密度以及漏电流。研究表明合适的辅源能量可有效改善薄膜生长机制,使薄膜由类岛状沉积转化为层状生长,从而提高晶粒均匀性、薄膜平整度以及致密性,使薄膜具有较好的电学性质。     

Li2O·Al2O3·4SiO2-Ta2O5系微晶玻璃分相与析晶机理研究

采用Ta2O5为晶核剂制备Li2O.Al2O3.4SiO2-Ta2O5微晶玻璃,并研究其分相、析晶机理,构建晶化模型.结果表明Ta2O5能有效促进玻璃的体积析晶,获得了晶粒尺寸为50nm的精细组织.非等温动力学计算显示随Ta2O5含量增加,析晶活化能降低,析晶指数增加,析晶动力学参数K(Tp)作为析晶判据更为合理.研究发现,LAST玻璃冷却时因亚稳分解导致互锁分相,形核前期又借助成核生长机制发生微滴分相,晶体生长则在继承亚稳分相形貌基础上发生"他形"析晶.最终构建了LAST微晶玻璃的晶化模型.     

磁控反应溅射制备的Ta2O5薄膜的光学与介电性能

采用直流磁控反应溅射技术，在不同的Ar/O2比条件下制备了系列Ta2O5薄膜样品，采用紫外．可见光透射光谱和椭偏光谱测试分析技术，研究了Ta2O5薄膜在可见光范围内的透射率、折射率和消光系数；同时还采用HP 4192A阻抗分析仪测试分析了样品在500Hz～13MHz频段的介电谱，结果表明在300～700nm的可见光波长范围内，氧化钽薄膜的消光系数k→0，折射率＞2．0，透射率大约80％。500Hz下的低频介电常数5的典型值为20.1。损耗角正切tgδ为19.9。     

表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极性能的影响

采用热分解法和Pechini法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极,通过SEM、极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试手段,研究表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明,加入适量的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)可以明显改善涂液的涂刷性能;与热分解法相比,阳极表面呈现较多的龟裂纹,而且裂纹变宽加深,其电化学活性表面积增大,析氧电催化活性提高,但稳定性降低。     

Characterization of TiO2/Ta2O5 Films Synthesized by Ion Beam on NiTi Alloy for Biomedical Applications

The biocompatibility of implants is determined by their corrosion resistance and surface characteristics. In this study, the surface composition, morphology and microstructure of TiO2/Ta2O5 films synthesized by ion beam enhanced deposition on NiTi alloy were studied. The scratch test results indicate that the interface adhesive strength of TiO2/Ta2O5 film increases with the increasing Ta content. The electrochemical corrosion measurement shows that the TiO2-36%Ta2O5 film is optimal for improving corrosion resistance of NiTi alloy.     

离子束辅助沉积制备TiO_2-Nb_2O_5氧敏薄膜

采用离子束辅助沉积方法在Ａｌ２Ｏ３陶瓷衬底上制备了ＴｉＯ２Ｎｂ２Ｏ５氧敏薄膜。考察了薄膜组分比及退火温度对薄膜氧敏特性和结构的影响。电阻氧分压特性测试结果表明，纯Ｎｂ２Ｏ５薄膜的氧敏特性优于纯ＴｉＯ２薄膜；掺入少量的Ｔｉ可使Ｎｂ２Ｏ５薄膜的氧敏特性提高，以５ｍｏｌ％ＴｉＯ２掺杂的Ｎｂ２Ｏ５薄膜最佳；过量掺杂则使Ｎｂ２Ｏ５薄膜的氧敏特性明显变差。在５ｍｏｌ％ＴｉＯ２Ｎｂ２Ｏ５薄膜中再掺入少量的Ｐｔ（０３％０５％）可使其氧敏特性更好，而且其响应时间大大缩短。Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）和Ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）分析表明，在退火后的ＴｉＯ２Ｎｂ２Ｏ５薄膜中Ｎｂ２Ｏ５为单斜（Ｍｆｏｒｍ）结晶相，而掺杂的Ｔｉ以非晶的ＴｉＯ２形式存在，即使在高达３４ｍｏｌ％ＴｉＯ２Ｎｂ２Ｏ５薄膜中也不例外。纯ＴｉＯ２膜为金红石结构。不同退火温度（９００１１０００Ｃ）对薄膜的氧敏特性和结构无明显影响。     

离子束溅射淀积光学薄膜的膜厚均匀性实验

介绍了离子束溅射技术改善薄膜均匀性的两种方法。研究了修正板技术,根据工程需要将修正板技术应用于行星转动条件下的光学薄膜的均匀性修正。分别研究了靶摆动和不摆动的情况下,淀积薄膜的均匀性修正。实验结果表明,修正后的均匀性结果优于 1%,能满足实际应用的要求;靶摆动修正的均匀性结果优于修正板技术。     

Ti基IrO2+Ta2O5阳极的电化学特性

测量了Ti基IrO2 Ta2O5混合氧化物涂层的电化学阻抗谱（EIS），研究了Ti基IrO2 Ta2O5混合氧化物涂层阳极在H2SO4溶液中的电化学表面结构以及电化学行为，这种涂层阳极具有多层电化学结构，低频段的阻抗行为对应电极外表面/溶液界面的阻抗特性，高频段对应内表面/溶液界面的电化学特性和电极的物理阻抗。在析氧电位下，由于析出氧气的冲击，电极表面的总反应面积增大，而且析出的氧气对电极表面的改性受表面涂层的组织形态影响很大，由于晶粒的最细化，这种改性作用在IrO2含量为70%时最为明显，制备温度的升高使氧化物电极的多孔结构变得不明显，致密度上升以及活性表面积下降。