VAD制备TiN膜中宏观颗粒生物特性分析

通过对真空电弧淀积的ＴｉＮ薄膜中单个宏观颗粒进行ＳＥＭ观察，分析了颗粒自身形貌及其与连续薄膜之间的相互作用。并基于界面能量理论，分析了颗粒膜生长过程中自身发展倾向、与外来粒子的相互碰撞以及与基片、连续膜之间的界面作用，从而揭示出薄膜中颗粒的生长规律。     

Bi掺杂对溶胶-凝胶法制备Cu2ZnSnS4薄膜性能影响的研究

Cu₂ZnSnS₄(CZTS)薄膜太阳电池因其具有较佳带隙、组成元素丰富、理论转换效率高等优点,而被广泛研究。采用溶胶-凝胶法制备了Bi掺杂的CZTS薄膜,研究了Bi掺杂量对薄膜的微观形貌、物相结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备的薄膜为锌黄锡矿结构的CZTS。Bi元素的掺入对薄膜形貌影响很大,晶粒尺寸先增大后减小,薄膜更致密、更均匀。随着Bi掺杂含量增加,CZTS薄膜的光学带隙呈上升趋势,光电流响应先增大后减小。当Bi掺杂浓度为1%时,CZTS薄膜综合性能最佳。     

固相外延CoSi_2薄膜作为扩散源形成n~＋p浅结技术研究

通过Ａｓ＋离子注入到由ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ多层结构因相反应得到的外延ＣｏＳｉ２层中，利用外延硅化物作为扩散源（ＥＳＡＤＳ），形成了０．１μｍ的浅ｎ＋ｐ结．研究了Ｃｏｓｉ２外延薄膜离子注入非晶化后的再结晶特性、注入杂质退火时的再分布特性和形成的ｎ＋ｐ浅结特性．实验结果表明：外延ＣｏＳｉ２层在非晶化后能有效地再结晶；Ａｓ原子在多晶ＣｏＳｉ２／Ｓｉ结构和单晶ＣｏＳｉ２／Ｓｉ结构中有着不同的再分布特性；同相应的以多晶ＣｏＳｉ２作为扩散源形成的结相比，以外延ＣｏＳｉ２作为扩散源形成的结反向漏电小１～２个数量级，     

VAD制备TiN膜中宏观颗粒生长特性分析

通过对真空电弧淀积（ＶＡＤ）的ＴｉＮ薄膜中单个宏观颗粒（直径大于５μｍ）进行ＳＥＭ观察，分析了颗粒自身形貌及其与连续薄膜之间的相互作用。并基于界面能量理论，分析了颗粒在薄膜生长过程中自身发展倾向、与外来粒子的相互碰撞以及与基片、连续膜之间的界面作用，从而揭示出薄膜中颗粒的生长规律。     

Nb—Si—N混合薄膜的HRTEM观察

Ｖｅｐｒｅｋ等[1] 在ＴｉＮ薄膜中加入Ｓｉ形成的由非晶Ｓｉ3 Ｎ4分隔的纳米晶ＴｉＮ薄膜 (记为ｎ ＴｉＮ ａ Ｓｉ3 Ｎ4) ,呈现出超高硬度而成为近年来超硬薄膜的研究热点之一。ＮｂＮ薄膜具有很高的硬度 ,高的耐磨性 ,耐腐蚀性[2 ] 和良好的热稳定性[3 ] 。ＮｂＮ薄膜中添加Ｓｉ元素也是改善其性能的途径之一。为了深入地研究Ｓｉ对ＮｂＮ薄膜微结构和力学性能的影响及其机理 ,本文采用多靶磁控反应溅射的方法制备了Ｎｂ Ｓｉ Ｎ系混合薄膜 ,研究了Ｓｉ在Ｎｂ Ｓｉ Ｎ系薄膜中的存在形式 ,及其对薄膜的微结构和力学性能的影响。实验所用Ｎ…     

Co、Ti／Si_（1－x）Ge_x薄膜快速退火固相反应结构和组分研究

本文首次研究金属Ｃｏ与分子束外延Ｓｉ１－ｘＧｅｘ单晶薄膜快速热退火（ＲＴＡ）固相反应，并对比了ＣＯ、Ｔｉ与ＳｉＧｅ固相反应时不同的反应规律实验采用ＲＢＳ、ＡＥＳ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等分析和测试手段对样品的组分和结构等薄膜特性进行检测．实验发现，Ｃｏ／Ｓｉ０．８Ｇｅ０，２在６５０℃热退火后形成组分为Ｃｏ（Ｓｉ０，９Ｇｅ０．１）的立方晶系结构，薄膜具有强烈择优取向；９００℃处理温度，有ＣｏＳｉ２形成，同时Ｇｅ明显地向表面分凝．ＴｉＮ／Ｔｉ／Ｓｉ０．８Ｇｅ０．２固相反应时，８５０℃处理可以形成Ｔｉ（Ｓｉ１－ｙＧｅｙ     

Ti—Si—N纳米复合薄膜的超硬性

ＴｉＮ薄膜具有高硬度、低摩擦系数等优良的综合机械性能 ,已作为耐磨减摩涂层得到广泛应用[1] 。尽管ＴｉＮ薄膜作为涂层材料具有优良的综合机械性能 ,但仍存在一些可以改进的方面 ,如它的高温抗氧化性不强 ,硬度还不够高 (ＨＶ2 2ＧＰａ左右 )等等[1] 。近几年来 ,一些超硬纳米复合薄膜体系表现出优越的机械性能 ,成为超硬薄膜研究热点之一。ＴｉＮ薄膜中加入少量的Ｓｉ,能够细化ＴｉＮ晶粒甚至可至纳米量级 ,可提高其硬度至 4 0～ 5 0ＧＰａ ,甚至可能接近金刚石的硬度[2 ,3 ] 。本文研究了Ｔｉ Ｓｉ Ｎ纳米复合薄膜硬度随Ｓｉ含量和基片…     

沉积温度对Ti—B—N复合薄膜微结构及力学性能的影响

采用多靶轮流溅射技术，用Ｔｉ和六方氮化硼（ｈ－ＢＮ）反应合成了Ｔｉ－Ｂ－Ｎ薄膜，采用ＸＲＤ、ＴＥＭ和显微硬度计研究了薄膜的微结构及其力学性能。结果表明，室温下沉积的Ｔｉ－Ｂ－Ｎ薄膜为非晶体的Ｔｉ（Ｎ，Ｂ）化合物，其硬度达到ＨＫ２４７０；高温下沉积的薄膜为ＴｉＮ结构类型的Ｔｉ（Ｎ，Ｂ）晶体，薄膜在晶化后硬度略有降低。     

TiN覆盖层和Co/Ti/Si三元固相反应改善超薄CoSi_2高温稳定性

本文研究不同金属薄膜结构形成的超薄ＣｏＳｉ２膜的高温稳定性．采用离子束溅射和反应磁控溅射技术制备Ｃｏ／Ｓｉ、ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｓｉ、Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ、ＴｉＮ／Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ不同结构，在高纯氮气下进行快速热退火（ＲＴＡ），形成ＣｏＳｉ２薄膜．应用四探针薄层电阻测试、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）进行测试．实验结果表明：ＴｉＮ覆盖层和Ｃｏ／Ｔｉ／Ｓｉ三元固相反应都是有利于形成具有良好高温稳定特性的ＣｏＳｉ２薄膜的有效方法，有望应用于深亚微米接触和互连技术中．     

多离子束反应共溅射制备PbTiO_3铁电薄膜的微结构研究

本文利用多离子束反应共溅射装置，分别在Ｓｉ和ＭｇＯ衬底上原位制备了ＰｂＴｉ氧化物薄膜。研究表明，利用多离子束反应共溅射技术，可以显著降低薄膜后续热处理的温度；薄膜中焦绿石结构的消失温度与薄膜中Ｐｂ的含量有关；较之Ｓｉ衬底，在ＭｇＯ衬底上的薄膜较易获得好的晶体结构和优良的薄膜表面形貌。对所观察到的现象，从衬底与薄膜相互作用的角度进行了讨论     

碳钢表面激光TiN合金化的研究

本文介绍了用一台CO2激光器对碳钢表面进行了TiN激光合金化处理,对处理后的合金层的组织结构、相形貌、合金元素的分布、硬度和耐磨性能进行了测试和分析,结果表明:TiN激光合金化使45#钢基体产生了多种强化效果,使基体金属表面性能有很大的提高。     

Enhanced thermal stability of a sputtered titanium-nitride film as a diffusion barrier for capacitor-bottom electrodes

The effect of a thin RuO_x layer formed on the Ru/TiN/doped poly-Si/Si stack structure was compared with that on the RuO_x/TiN/doped poly-Si/Si stack structure over the post-deposition annealing temperature ranges of 450–600°C. The Ru/TiN/poly-Si/Si contact system exhibited linear behavior at forward bias with a small increase in the total resistance up to 600°C. The RuO_x/TiN/poly-Si/Si contact system exhibited nonlinear characteristics under forward bias at 450°C, which is attributed to no formation of a thin RuO_x layer at the RuO_x surface and porous-amorphous microstructure. In the former case, the addition of oxygen at the surface layer of the Ru film by pre-annealing leads to the formation of a thin RuO_x layer and chemically strong Ru-O bonds. This results from the retardation of oxygen diffusion caused by the discontinuity of diffusion paths. In particular, the RuO_x layer in a nonstoichiometric state is changed to the RuO₂-crystalline phase in a stoichiometric state after post-deposition annealing; this phase can act as an oxygen-capture layer. Therefore, it appears that the electrical properties of the Ru/TiN/poly-Si/Si contact system are better than those of the RuO_x/TiN/poly-Si/Si contact system.     

电子束蒸发沉积TiN薄膜的电学特性研究

采用TCP(Transverse coupled plasma)等离子体辅助电子枪蒸镀技术,在玻璃衬底上制备了TiN薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了不同工艺条件对薄膜晶体结构和表面形貌的影响;用四探针法测量薄膜的电阻率变化。结果表明,所制备的TiN薄膜在(111)晶面有择优取向。与金属薄膜类似,TiN薄膜的平均表面粗糙度与电阻率之间存在近似线性关系,并且电阻率随残余应力增大而增大。     

TC4表面激光熔覆Ti-Al-N复合涂层的组织与性能

为了在TC4钛合金表面开发新型MAX相复合涂层,利用激光熔覆在TC4钛合金表面原位合成了含Ti₂AlN MAX相的Ti-Al-N复合涂层, 分析了涂层的组织结构特征及硬度分布,研究了复合涂层的原位合成机理。结果表明,不同物质的量比粉体熔覆后的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层由TiAl基体、Ti₂AlN MAX相和TiN树枝晶组成,涂层平均硬度约为基体的2倍以上,涂层厚度在1mm~1.6mm之间;添加少量Al粉能够促进熔池中TiN和TiAl的反应,从而显著提高了涂层中Ti₂AlN MAX相的含量。此研究结果在明晰MAX相原位合成机理的基础上,对采用激光熔覆技术制备MAX相复合涂层具有重要意义。     

Case study: Root cause of fluorine detection during TiN ARC layer corrosion of AlSiCu metal lines

The present study examines the cause of fluorine detection during the corrosion of the TiN antireflection coat (ARC) layer of AlSiCu metal lines. When a crack is generated in the tetraethyl orthosilicate (TEOS) oxide or spin-on-glass (SOG) film of an LSI device, the corrosion of the TiN ARC layer (TiO_xN_y-oxidation) may occur due to residual moisture inside the device. In this case, concentrated fluorine is detected around the corroded TiN ARC layer by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis. Fluorine concentration was correlated with the degree of corrosion on the TiN ARC layer, suggesting the contribution of fluorine to the corrosion of this layer. When a wider distribution of fluorine concentrations was evaluated, however, the concentration of fluorine and the degree of corrosion on the TiN ARC layer did not match; instead, a higher concentration of fluorine was observed near the crack of the TEOS oxide film. The corroded TiN ARC layer of the sample was then removed, and the Al line of the underlying layer was observed. Etching was observed on the Al line surface where a high concentration of fluorine was detected. More specifically, EDX analysis detected that fluorine reacted with the Al line in the underlying layer after diffusion through the TiO_xN_y film, causing decreased film density due to the corrosion of the TiN ARC layer.     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLA)法,在单晶Si试样表面沉积制备了一系列TiN/AlN硬质多层膜,并采用基于免疫算法的免疫径向基函数(IRBF)神经网络对AlN厚度建立预测模型,设计出具有可控调制周期和调制比的TiN/AlN多层膜。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制层周期下,过高或过低的工艺条件下薄膜通常为非晶态,适当的工艺条件下TiN、AlN形成具有强烈织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高;随着调制比增加,使纳米多层膜形成非晶AlN层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降。XPS结果表明,薄膜界面由Ti+4、Ti+3离子组成,N的负二价、三价亚谱结构预示着非当量TiN、AlN的形成。AFM研究显示,薄膜的调制周期均在10~200 nm范围内,且薄膜表面较均匀;当多层薄膜调制周期在50 nm以下时,薄膜的纳米硬度值明显高于TiN和AlN的混合硬度值,达30 Gpa。     

Titanium nitride as spreading layers for AlGaInP visible LEDs

Thin titanium nitride (TiN) films with low sheet resistance and high transparency were deposited on AlGaInP light-emitting diodes (LEDs) to improve light extraction from the LED surface. Comparison test devices were fabricated both with and without TiN spreading layers. Results show LED current crowding at high current is reduced for devices with TiN current spreading film, improving external efficiency. It is confirmed that TiN films are feasible as current spreading layers of AlGaInP LEDs.     

原子层沉积法制备高反射率的分布式布拉格反射镜

为提高GaN基发光二极管(LED)的发光强度,制备TiO₂/Al₂O₃分布式布拉格反射器(DBR)来提高其外量子效率是一种有效的方法。原子层沉积(ALD)法所制备的薄膜具有良好的均匀性,适合用来制备反射器材料。同时,TiN薄膜具有良好的类金属性质,且与TiO₂之间具有良好的粘附性,因此在DBR基础上再采用TiN反射层可以将反射率进一步提高。Matlab软件模拟结果表明,3~6周期厚的DBR,其反射率随厚度增加而提高。其中6周期DBR的反射率为95%,加上TiN薄膜后反射率可以得到进一步提高。实验结果与模拟结果吻合,6周期DBR+TiN结构的反射率达到99%。给带有该结构的LED注入50mA电流时,LED光输出功率(LOP)相对没有该结构的器件提升了约68.3%。     

脉冲激光沉积TiN/AlN多层膜的微结构与力学性能

采用脉冲激光沉积(LPA)法,在单晶Si表面制备了调制周期为50nm的不同调制比的TiN/AlN多层膜,并研究了调制比对多层膜微结构和力学性能的影响。扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)显示,薄膜的调制比在1～4之间。并且小调制比下薄膜表面的岛密度小,岛面积过大,分布不均匀,相邻岛之间的起伏较大。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制比下,AlN相为明显的(002)择优取向,TiN相主要以(200)、(220)形式存在;调制比增大后,AlN相的择优取向减弱,同时伴随着薄膜晶粒的细化及硬度增强,这一研究结果说明,调制比对多层膜的性质有一定的影响,大调制比会导致Al元素在界面处聚集,并与TiN进行合金化后的形成TiAlN结构,进而对薄膜的硬度产生影响。     

Autonomously Self‐Reporting Hard Coatings: Tracking the Temporal Oxidation Behavior of TiN by In Situ Sheet Resistance Measurements

Monitoring the structural health and integrity of coated components is of vital importance to increase their lifetime and the overall sustainability of the targeted applications. Here, the temporal oxidation behavior of TiN thin films is tracked using in situ sheet resistance measurements. Based on correlative film morphology, structure, and local composition data, it is evident that observed resistance changes are caused by oxidation of TiN. Thickness measurements of the remaining TiN under the oxide layer are in very good agreement with thicknesses deduced from in situ sheet resistance measurements. Hence, the in situ measured sheet resistance is an autonomous self‐reporting property useful for tracking the temporal oxidation behavior of TiN coatings.