氧分压对磁控溅射ZnO薄膜生长行为和光学特性的影响

采用反应射频磁控溅射方法, 在Si(001)基片上制备了具有高$c$轴择优取向的ZnO薄膜. 利用原子力显微镜、X射线衍射、透射光谱和室温光致荧光光谱等分析技术, 研究了氧分压对薄膜的表面形貌和光学特性的影响. 研究结果显示: 0.04～0.23Pa的氧分压范围内, ZnO薄膜存在三个不同的生长模式, 薄膜生长模式转变的临界氧分压分别位于0.04～0.08Pa和0.16～0.19Pa之间; 在0.16Pa以下时, ZnO薄膜的表面岛呈+c取向的竹笋状生长; 当氧分压>0.19Pa时, 薄膜的表面岛以-c取向生长为主; ZnO薄膜的折射率、光学带隙宽度以及PL光谱强度均随着氧分压的增大而增大, 氧分压为0.19Pa时, 薄膜的发光峰最窄, 其半峰宽为88meV.     

磁控溅射ZnO薄膜的退火热力学行为研究

本文利用原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等分析手段研究了反应射频磁控溅射截然不同的阶段,其临界转变温度在790 ℃附近.进一步分析表明,决定低温退火的晶粒长大机制为Zn填隙原子扩散机制,而决定高温退火时的晶粒长大机制为O空位扩散机制.界面分析结果显示:在临界转变温度以下,ZnO薄膜与基体Si之间基本不发生界面反应;在高温退火过程中,ZnO薄膜与基体Si之间的界面反应主要以氧化后的Si表面层向ZnO扩散的方式进行,并导致了薄膜应力的迅速增加,而界面反应开始之前的薄膜应力的变化,则是由于晶粒合并所引起的.     

形状记忆聚合物在4D打印技术下的研究及应用

为了打破传统3D打印的静止约束,增加打印结构的可变形性和可设计性,4D打印的相关研究逐渐兴起. 综述了4D打印技术的发展和原理,总结了熔融沉积技术、立体光固化成型技术、聚合物喷射技术和直写技术这4种常见的打印方式的工作方式以及它们对材料的不同需求. 从外界不同激励的角度,对形状记忆聚合物的变形方式、机理及回复程度等进行分析与总结,对形状记忆聚合物目前存在的关键科学难点和未来的发展方向进行总结. 使用形状记忆聚合物的4D打印形状记忆智能结构在微创生物医学、机器人、柔性电子制造等研究领域已经有了应用,并表现出良好前景.     

基片温度对金刚石上沉积ZnO薄膜特性的影响

采用磁控溅射在自持CVD金刚石厚膜的成核面上制备了ZnO薄膜,并实验研究了其生长特性和发光特性随温度的变化情况.利用X射线衍射(XRD)仪,光致发光(PL)谱,电子探针(EPMA)和霍尔测量系统对样品进行了检测.SEM结果表明,基片温度为600℃时ZnO薄膜表面粗糙度最低.而PL谱表明基片温度为750℃时ZnO薄膜具有最优的光学性能,此时由EPMA测得的薄膜中Zn/O成分比接近ZnO的化学计量比.霍尔测量表明,样品均呈现出高阻状态,满足声表面波滤波器的制备条件.     

偏压对磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学的影响

利用反应射频磁控溅射技术,通过对基体施加负偏压溅射ZnO薄膜,探讨了固定偏压下ZnO薄膜的表面形貌随沉积时间的演化以及不同偏压对ZnO薄膜表面形貌的影响. 研究结果表明,在-100V的偏压下,随着沉积时间的增加,ZnO薄膜的表面岛尺寸不断减小,密度逐渐变大. ZnO在基片表面成核过程中的本征缺陷成核阶段和轰击缺陷成核阶段的生长指数分别为(0.45±0.03)和(0.22±0.04),低速率成核过程基本消失;随着偏压增大,表面岛的尺寸变大,表面起伏增加. 偏压不但可以改变ZnO薄膜的成核和生长过程,而且影响薄膜的晶体取向.