热处理对SiO2薄膜折射率和吸收特性的影响分析

采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,并通过椭偏光谱法和表面热透镜技术研究了热处理对其光学特性的影响。热处理对离子束溅射SiO2薄膜折射率影响较大,随着热处理温度增加,SiO2薄膜折射率先减小后增大,当热处理温度为550 ℃时,折射率达到最小。经过热处理后,SiO2薄膜的弱吸收均得到了降低,在2 ppm(1 ppm=10-6)左右,当热处理温度为550 ℃时,获得的SiO2薄膜弱吸收最小仅为1.1 ppm。实验结果表明:采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的折射率和吸收特性。     

离子束溅射宽带吸收薄膜设计与制备技术研究

Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性,可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜,基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法,计算了Si薄膜的光学常数,并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率,设计了吸收率为2%和10%的宽带（1 000~1 400 nm）吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜,对于A=2%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%;对于A=10%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。     

热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅110和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜,并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明,750℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量（Er）增加到72 GPa,膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力,但是应力值在退火温度达到450℃以上时急剧降低,说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比（vf）为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量（Ef）都要比石英块体材料大,并且750℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数（f）从6.7810-7℃-1降到最小值5.2210-7℃-1。     

离子束溅射制备氧化物薄膜沉积速率调整方法

采用正交试验设计方法,系统研究了离子束溅射HfO2、Ta2O5 和SiO2 薄膜的沉积速率与工艺参数（基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量）之间的关联性。采用正交表L9（34）设计了9 组实验,采用时间监控的离子束溅射沉积方法,分别制备HfO2、Ta2O5 和SiO2 薄膜,并对三种薄膜的27 个样品采用椭圆偏振法测量并计算物理厚度,继而获得沉积速率。实验结果表明:对Ta2O5 和SiO2 薄膜沉积速率影响的工艺参数相同,影响权重从大到小依次为离子束流、离子束压、氧气流量和基板温度;对 HfO2 薄膜沉积速率影响的工艺参数按权重从大到小依次为离子束流、离子束压、基板温度和氧气流量。研究结果为调整HfO2、Ta2O5 和SiO2 薄膜沉积速率提供了依据。     

离子束溅射、热舟和电子束法制备深紫外LaF3薄膜

为了满足深紫外光刻物镜对薄膜的要求,得到低损耗、高稳定性、长寿命的深紫外薄膜,需要选用适当的镀膜工艺方法。分别选取了离子束溅射法、热舟蒸发法和电子束蒸发法优化后的最佳工艺参量,在融石英基底上使用3种方法镀制了单层LaF3薄膜。首先,利用光度法得出3种方法镀制LaF3薄膜在185nm~800nm范围内的折射率n和消光系数k。然后,采用原子力显微镜对薄膜表面粗糙度进行了测量。最后,薄膜的微结构使用X射线衍射仪进行了分析。结果表明,离子束溅射镀制的LaF3薄膜折射率最高、表面粗糙度最低,但吸收较大;电子束蒸发法虽然吸收最小,但是折射率偏低且表面粗糙度较高;热舟蒸发法镀制的LaF3薄膜无论折射率、消光系数还是表面粗糙度都处于3种方法中间位置。综合各项指标,热舟蒸发法最适合于沉积深紫外LaF3薄膜。     

电气和电子工程用材料科学

TB43 01040027热处理条件对溅射法制得的Insb薄膜特性的影响/关艳霞,孙承松,温作晓(沈阳工业大学)刃仪表技术与传感器一2000,(9).一15一16文中从理论和实验分析了热处理条件对溅射法制得的Insb薄膜特性的影响.热处理温度、时间和升降温速率都对薄膜特性有影响,通过实验得出了最佳的热处理温度、恒温时间和升降温速率.最后讨论了热处理过程中所采用的三种保护膜.图2参2(金)得到明显提高.通过表面粗糙度、染料吸附量光电流一电位关系、红外光谱及吸收光谱等性能的测量和分析,对化学处理的机理进行了讨论.图4表2参5(木)TB43 01040030AZO透…     

Co/Ti/Si三元固相反应形成自对准TiN/CoSi_2复合薄膜

采用离子束溅射技术在Si片上先后连续淀积Ti膜和Co膜,对Co/Ti/Si三元体系固相反应特性进行了研究。在氮气氛下对Co/Ti/Si样品进行热处理,结果表明,样品薄层电阻及薄膜结构随热处理温度的升高发生显著变化。原来处于样品表面的Co穿过Ti膜与Si发生反应在薄膜内部形成钴硅化合物,在薄膜表面Ti与气氛中的N结合形成TiN。实验在有SiO_2图形的Si片上溅射Co/Ti,通过两步退火和选择腐蚀可在硅区域表面获得线条整齐的自对准TiN/CoSi_2复合薄膜。     

基底温度对电子束沉积SiO_2薄膜的影响

利用热力学统计理论及薄膜生长理论,给出了薄膜堆积密度、折射率与基底温度之间的关系。在实验中采用电子束热蒸发技术,在不同的沉积速率和基底温度下制备了单层二氧化硅薄膜。研究了沉积速率与薄膜表面均匀度及折射率的关系,并着重分析了基底温度对薄膜折射率、透射率、表面形貌及微观结构的影响。实验结果表明:基底温度升高,薄膜表面粗糙度减小,晶粒间隙缩小,折射率增加,透射率提高,吸收度降低。且当基底温度为500℃时,在可见光区域SiO2薄膜的透射率可达99.4%以上。对实验数据进行拟合,理论计算与实验结果符合得很好。     

多层介质薄膜膜层间界面粗糙度及光散射

利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪(Talysurf CCI)分别对基底和采用电子束热蒸发技术沉积的15层二氧,化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)为膜料的介质高反膜的膜层间的界面粗糙度进行了研究,并对不同工艺下沉积的薄膜界面粗糙度以及不同基底粗糙度上沉积的薄膜的表面粗糙度进行了比较.实验结果表明:TiO2薄膜对基底或下表面粗糙度有较好的平滑作用,随着TiO2和SiO2膜层的交替镀制,膜层间表面粗糙度呈现出低高交替的现象,随着膜层层数的增加,膜层间界面粗糙度低高变化范围减小;采用离子束辅助沉积工艺时,膜层问界面粗糙度低高变化范围较小.总散射损耗的理论计算表明:中心波长处完全非相关模型下的总散射损耗小于完全相关模型下的总散射损耗.实验结果表明:界面粗糙度的相关度约为0.4.     

不同沉积方式SiO2薄膜的自然时效特性

SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。文中采用不同沉积技术在Si基底上制备了SiO2薄膜,并研究了它们光学特性的自然时效特性。采用不同贮存时间的椭偏光谱表征SiO2薄膜的光学特性,随着时间的增加,EB-SiO2薄膜和IAD-SiO2薄膜的物理厚度和光学厚度随着增加,但IBS-SiO2薄膜随着减小,变化率分别为1.0%,2.3%和-0.2%。当贮存时间达到120天时,IBS-SiO2薄膜、EB-SiO2薄膜和IAD-SiO2薄膜的物理厚度和光学厚度趋于稳定。实验结果表明,IBS-SiO2薄膜的光学特性稳定性最好,在最外层保护薄膜选择中,应尽可能选择离子束溅射技术沉积SiO2薄膜。     

热处理对低损耗高反膜特性的影响分析

低损耗激光薄膜反射镜是环形激光器谐振腔的关键元件之一,首先设计和制备了工作角度为45的低损耗高反膜。为了提高低损耗高反膜的光学性能,采用高温热处理的方式,研究了热处理对低损耗高反膜的透射率、散射系数、表面粗糙度、相移等特性的影响。高温热处理对高反膜的散射系数、表面粗糙度影响较小,随着热处理温度的增加,高反膜相移逐渐降低。当退火温度为550 ℃时,环形激光器输出性能稳定性最好,当工作230 h 后,输出能量仅下降到初始值的90.5%。实验结果表明,采用合适的热处理方式,可以有效改善低损耗高反膜特性以及环形激光器的输出性能。     

Optimization of physical properties of vacuum evaporated CdTe thin films with the application of thermal treatment for solar cells

This paper reports the optimization of physical properties of cadmium telluride (CdTe) thin films with the application of thermal treatment. The films of thickness 650 nm were deposited on glass and indium tin oxide (ITO) coated glass substrates employing vacuum evaporation followed by thermal annealing in the temperature range 250–450 °C. The films were characterized using X-ray diffraction (XRD), source meter and atomic force microscopy (AFM) for structural, electrical and surface topographical properties respectively. The X-ray diffraction patterns reveal that films are polycrystalline with predominant zinc-blende structure having preferred reflection (111). The structural parameters are calculated and discussed in detail. The current–voltage characteristics show Ohmic behavior and the electrical conductivity is found to increase with annealing treatment. The AFM studies show that the surface roughness of films is observed to increase with annealing. The experimental results reveal that the thermal annealing plays an important role to enhance the physical properties of CdTe thin films and annealed films may be used as absorber layer in CdTe/CdS solar cells.     

Effects of annealing temperature and surface preparation on the formation of cobalt silicide interconnects

Cobalt silicide films have been prepared by rapid thermal annealing of cobalt layers sputter deposited on silicon substrates. We report on the evolution of silicide phases, surface and interface roughness as a function of the annealing temperature and silicon surface preparation. The characterizations are carried out by atomic force microscopy, X-ray diffraction, X-ray reflectivity, Raman spectroscopy, and transmission electron microscopy. The cleaning procedure of the silicon substrate affects the interface roughness and the silicide thickness, whereas little effects are found on the surface. On the other hand, surface roughness increases with annealing temperature.     

ZnO/TiO_2复合薄膜的表面形貌分析及光散射特性研究

采用离子源辅助电子束蒸发的方法,制备了以Si为基底,以TiO2为缓冲层的ZnO薄膜。通过进一步保温处理,在不同温度条件下进行退火处理得到了不同的样品薄膜,用于表面形貌分析和光散射特性实验研究。结果表明,退火温度对样品表面粗糙度、晶粒大小、分形维数等参数具有显著的影响,通过表面形貌分析有助于更好地理解薄膜晶粒生长机制和改进薄膜制备工艺;不同薄膜样品的反射光强度和偏振度对不同偏振光具有不同的角度响应特征,且与薄膜表面统计特性具有一定的关联性,薄膜的光散射特性研究对研究弱散射随机粗糙表面的退偏作用具有一定的参考价值。     

H_2O_2对溶液法制备a-IGZO薄膜光学特性的影响

基于溶液旋涂法和高压退火工艺制备了a-IGZO薄膜。采用椭圆偏振光谱分析仪以及原子力显微镜研究和分析了H_2O_2对薄膜的表面结构和光学特性的影响。实验结果表明,a-IGZO前驱液中不含H_2O_2的薄膜,退火温度从220℃升高到300℃,薄膜的光学带隙从3.03增加到3.29,而膜表面粗糙层由20.69nm降至4.68nm。在同样的高压退火条件处理下,与前驱液中没加入H_2O_2的薄膜相比,折射率显著增加并明显的降低了薄膜表面粗糙度。退火温度在300℃时,薄膜的光学带隙由3.29eV增大到3.34eV,表面粗糙层由4.68nm减少到2.89nm。因此,H_2O_2可以在相对低温条件下有效降低薄膜内部的有机物残留及微缺陷,形成更加致密的a-IGZO薄膜。证明了利用H_2O_2能够有效降低溶液法制备aIGZO薄膜所需的退火温度。     

营养治疗对门诊血液透析患者的作用

利用中频磁控反应溅射技术在玻璃衬底上制备氮化铝(AlN)薄膜,并经退火处理.利用X-衍射和原子力显微镜分析了AlN薄膜的结构及表面形貌.结果表明,衬底温度和退火工艺对AlN薄膜的结构和表面形貌有重要影响.研究表明,衬底温度为230 ℃时,AlN薄膜的表面粗糙度最小,退火能减小AlN薄膜表面粗糙度.     

退火温度对ZnO/PZT薄膜结构及电阻率的影响

采用射频反应磁控溅射法在Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了ZnO薄膜,利用X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔效应测试系统等对不同退火温度下制备薄膜的结构、形貌及电阻率等进行了分析表征。结果表明,退火温度600℃的ZnO薄膜(002)择优取向较好,晶粒大小均匀,表面平整致密。随着退火温度的增大,电阻率先下降后升高,600℃时ZnO薄膜电阻率达最小。     

Effect of annealing on the surface microstructural evolution and the electromigration reliability of electroplated Cu films

This paper presents the effects of annealing, performed over a temperature range from 200°C to 400°C, on the surface microstructural evolution and the electromigration reliability of electroplated Cu films. After annealing, a substantial increase in surface roughness was observed, while variations in mean grain size and nanoindentation hardness were minor. Given the annealing temperature, the surface roughness was larger for the films annealed in forming gas, due to the existence of hydrogen. In particular, the films annealed at 400°C in forming gas demonstrated severe grain-boundary grooving and surface voiding. The defective nature of the annealed surface can be alleviated by chemical-mechanical polishing (CMP), when annealing is conducted prior to the CMP. However, it appears that a sequential thermal excursion at relatively high temperatures re-aggravates the integrity of the Cu surface. This argument may be supported by the electromigration-test results on dual-damascene interconnects fabricated using two different thermal profiles. The electromigration lifetimes were longer by more than a factor of two for the interconnects that skipped a post-passivation anneal at 400°C. The experimental evidence presented in this work suggests that controlling the integrity and quality of the Cu surface is an important step in ensuring good electromigration reliability.     

超薄熔石英玻璃的CO2激光热熔焊接工艺

利用小功率40kHz的CO2脉冲激光对25μm厚的超薄熔石英玻璃与熔石英毛细管端面进行热熔焊接,研究和分析了占空比(脉冲激光功率)、离焦激光预热、离焦激光退火对熔石英玻璃热熔焊接的影响。结果表明,实现超薄熔石英玻璃与毛细管端面无气化穿孔、密封、牢固焊接的占空比为37%;占空比为20%的+2mm离焦脉冲激光预热对超薄熔石英玻璃无裂纹/裂缝的焊接起到了关键作用;适当占空比的-2mm离焦脉冲激光退火能够释放超薄熔石英玻璃在热熔焊接过程中产生的残余热应力,提高熔石英器件的性能,经激光焊接的光纤法布里-珀罗传感器的压力和温度曲线的线性度分别为0.9995和0.9991,而且重复性好。