溅射功率对Mo薄膜微结构和性能的影响

 实验采用直流磁控溅射沉积技术在不同溅射功率下制备Mo膜,研究了不同溅射功率下Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其晶粒尺寸和应力进行了研究。利用原子力显微镜观察样品的表面形貌发现随着溅射功率的增加,薄膜表面粗糙度逐渐增大。X射线衍射分析表明薄膜呈立方多晶结构,晶粒尺寸为14.1～17.9 nm;应力先随溅射功率的增大而增大,在40 W时达到最大值(2.383 GPa),后随溅射功率的增大有所减小。     

基底温度对中阶梯光栅厚铝膜质量的影响

大尺寸中阶梯光栅具有大孔径和极高的衍射级次,可以实现普通光栅难以达到的极高光谱分辨率。中阶梯光栅通常是利用刻划机在厚铝膜上刻划而成,所以制备大面积均匀性的高质量铝膜刻划基底是实现高性能大尺寸中阶梯光栅的关键因素。在较厚铝膜的制备工艺中,基底温度是至关重要的工艺参数。本文通过电子束热蒸发镀铝工艺在不同基底温度下制备了厚铝膜样品,并利用原子力显微镜、扫描电镜等手段从宏观和微观尺度详细分析了基底温度对铝膜质量的影响。铝膜平均晶粒尺寸从100℃时的264.34 nm增大到200℃时的384.97 nm和300℃时的596.35 nm,表面粗糙度Rq从100℃时的34.7 nm增长到200℃时的58.9 nm和300℃时的95.1 nm。结果表明,随着基底温度的升高表面粗糙度迅速增大,铝膜的表面质量严重退化。     

脉冲磁控溅射法制备单斜相氧化铒涂层

用中频脉冲反应磁控溅射法,在溅射功率为78 W,93 W和124 W以及衬底温度分别为室温,500 ℃及677 ℃下制备了氧化铒涂层.采用原子力显微镜、纳米压痕、X射线衍射和掠入射X射线衍射法研究了涂层的形貌、力学性能及物相结构.测量了涂层的电学性能.结果显示,脉冲磁控溅射沉积氧化铒涂层具有较高的沉积速率.实验制备得到了单斜相结构的氧化铒涂层.提高溅射功率时,沉积速率从28 nm/min增大至68 nm/min,涂层的结晶质量显著下降.提高衬底温度至500 ℃和677 ℃时,单斜相衍射峰强度下降.分析认为 关键词： 氧化铒 脉冲磁控溅射 单斜晶相     

不同沉积参量下ZrO2薄膜的微结构和激光损伤阈值

ZrO2采用X射线衍射(XRD)技术分析了不同充氧条件和沉积温度对ZrO2溥膜组成结构的影响,并对不同工艺下制备的薄膜的表面粗糙度和激光损伤阈值进行了测量。结果发现随着氧压的升高,ZrO2溥膜将由单斜相多晶态逐渐转变为非晶态结构,而随着基片温度的增加,溥膜将由非晶态逐渐转变为单斜相多晶态。同时发现随着氧压升高晶粒尺寸减小,而随着沉积温度增加,晶粒尺寸增大。氧压增加时工艺对表面粗糙度有一定程度的改善,而沉积温度升高,工艺对表面粗糙度的改善不明显。晶粒尺寸大小变化与表面粗糙度变化存在对应关系。激光损伤测量表明,氧压条件和沉积温度对ZrO2薄膜的抗激光损伤能力有着较大影响。     

电沉积温度对碘化亚铜薄膜光学性质的影响(英文)

以ITO导电玻璃衬底,CuSO4、KI为反应溶液,EDTA为络合剂,通过简单的电化学方法分别在40,60,80℃的电沉积温度下成功制备出高定向的γ-CuI薄膜。讨论了不同沉积温度下碘化亚铜薄膜各项性质的差异,作为比较还利用化学沉积方法在室温下合成了碘化亚铜粉末。利用X射线衍射图(XRD)进行结构分析,场发射扫描电子显微镜(SEM)进行形貌观察。实验结果表明:碘化亚铜薄膜由三角形纳米片构成,沿(111)晶相择优生长。随着电沉积温度的升高,颗粒的尺寸从2μm减小到500 nm。不同电沉积温度制备出的碘化亚铜薄膜均在拉曼光谱上呈现出一个强的LO峰和一个微弱的TO峰,峰的强度均随着电沉积温度的升高而增大。同时,光致发光(PL)光谱的分析显示出强的近带边发射峰。CuI粉末在结构及形貌等性质上与CuI薄膜有一定的差异。     

PbI2厚膜的结构、形貌与光谱性质研究

毫米级厚度碘化铅(PbI2)膜是制造下一代阵列高能辐射探测器的关键材料。采用近空间升华法制备了PbI2厚膜,研究升华源温度对制备样品晶体结构、表面形貌及光谱性质的影响。结果表明,随着源温度的升高,样品厚度由1 000μm下降到220μm。X射线衍射测试表明,厚膜为沿(002)晶面择优取向生长的六方相多晶结构,其晶粒尺寸、位错密度及生长应力与源温度密切相关。扫描电子显微镜测试显示,样品由六方片状颗粒堆积而成,其颗粒直径约为248μm,厚约32.7μm,有明显的层状结构。解谱拟合发现,样品的拉曼光谱有147,169,217和210cm-1等4个散射峰,前三个峰对应于4H晶型PbI2晶体的纵光学波振动模式,210cm-1来源于衬底SnO2的相关振动模式。随源温度的升高,147cm-1拉曼峰有明显变化,其峰强高于225℃时出现大幅度的下降,峰形展宽。在340nm光激发下,样品的室温光致发光谱在2.25,2.57和2.64eV附近出现弱的发光峰,来源于与缺陷和激子相关的复合。综合结构表征与光谱测试结果,200℃时沉积的PbI2厚膜具有最佳的结晶质量,其厚度约为659μm。     

基底温度对α-C:H膜微观结构的影响

使用RF-PECVD法分别在基底温度为60℃、120℃和200℃的N型单晶锗表面制备了α-C:H膜,采用拉曼光谱、傅里叶变换红外吸收光谱和原子力显微镜等技术手段研究分析了α-C:H膜的价键组成及表面形貌,讨论了基底温度对α-C:H膜微结构及部分性能的影响。结果表明,在α-C:H膜沉积过程中,基底温度对膜层微观结构有较大影响,基底温度60℃时,膜层表面光滑、致密无石墨化现象。随着基底温度的升高,α-C:H膜中含H量和微晶石墨量逐渐增多,α-C:H膜层性能也逐步退化。     

不同沉积速率下热蒸发银膜的光学性能和结构分析

实验分别采用5种不同的沉积速率(0.44,0.30,0.18,0.08和0.04nm/s)制备了金属银薄膜,膜系结构为基底/Al2O3/Ag/Al2O3/Air。光谱测试结果表明,沉积速率0.18nm/s的样品具有最高的平均反射率。采用X射线衍射(XRD)仪分析了5个样品的X射线衍射谱。银膜择优取向(111)晶向,0.18nm/s的样品衍射峰强度最大、衍射峰半峰全宽最小、晶粒尺寸最大,说明此沉积速率下结晶程度最高。过快或者过慢的沉积速率会导致银膜结晶程度下降,从而导致平均消光系数增大和反射率下降。在实验条件下,银膜的最佳沉积速率在0.18nm/s附近,此时制备的银膜具备最好的结晶程度和最高的反射率,此结论不同于传统意义上认为热蒸发银膜速率越快,成膜质量越高、光谱特性越好的观点。     

LPCVD法制备碳纳米管薄膜及其场发射性能的研究

采用低压化学气相沉积法(LPCVD)在镍片上直接制备碳纳米管(CNTs)薄膜,系统地研究了生长温度(500~800℃)对碳纳米管薄膜形貌、结构及场发射性能的影响,并对此方法的生长机理进行了分析。当温度从500℃升高到650℃时,碳纳米管的生长速率随着温度升高而增大,而温度继续上升,速率则明显减小。利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱仪表征和检测了碳纳米管薄膜的形貌和结构。碳纳米管的管径、长度、一致性和晶化程度随温度都有明显的变化。同时还对碳纳米管薄膜的场发射特性进行了测试,对其场发射机理进行了深入地探讨,表明温度对碳纳米管的性能有很大影响,并存在最优化的温度条件。实验结果表明碳纳米管薄膜的形貌、结构及其场发射性能可通过生长温度进行一定范围的控制。     

直流磁控溅射制备AlN薄膜的结构和表面粗糙度

采用直流磁控反应溅射法,在Si(111)基底上成功制备了多晶六方相AlN薄膜.研究了溅射过程中溅射气压对薄膜结构和表面粗糙度的影响.结果表明:当溅射气压低于0.6 Pa时,薄膜为非晶态,在傅里叶变换红外光谱中,没有明显的吸收峰;当溅射气压不低于0.6 Pa时,薄膜的X射线衍射图中均出现了六方相的AlN(100)、(110)和弱的(002)衍射峰,说明所制备的AlN薄膜为多晶态,在傅里叶变换红外光谱中,在波数为677 cm-1处有明显的吸收峰;随着溅射气压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,而薄膜的沉积速率先增大后减少,且沉积速率较大有利于减小薄膜的表面粗糙度;在溅射气压为0.6 Pa时,薄膜具有最小的表面粗糙度和最大的沉积速率.     

高质量高取向(100)面金刚石膜的可控性生长

应用微波等离子体化学气相沉积技术, 在低气压下对(100)晶面金刚石膜的表面形貌、质量、取向和生长率进行了可控性生长研究. 结果表明: 基片温度与甲烷浓度对(100)晶面金刚石膜的生长存在耦合规律. 为了获得表面形貌相似的(100)晶面金刚石膜, 在沉积过程中, 增加碳源浓度的同时需要同时升高基片温度; 当甲烷浓度为3.0%, 基片温度从740 ℃上升至1100 ℃ 的过程中, 金刚石膜的晶面取向变化可分为五个阶段, 其中当基片温度在860 ℃至930 ℃时, 很适合高取向(100)晶面金刚石膜生长; 另外, 金刚石膜的质量和生长速率分别与基片温度和甲烷浓度成正比. 为了获得高质量高取向(100)晶面金刚石膜, 应当选择合适的基片温度和甲烷浓度.     

氧压对飞秒激光沉积ZnO/Si(100)薄膜光学性能的影响

利用飞秒脉冲激光沉积法在n-Si（100）单晶衬底上制备了ZnO薄膜, 分析了衬底温度、激光能量、氧压及退火处理对薄膜结构和光学性能的影响. X射线衍射结果表明, 当激光能量为15?mJ、氧压为10?mPa时, 80?℃生长的薄膜取向性最好. 场扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸随激光能量的增加而减小、随衬底温度的升高而增大且退火后明显变大. 紫外-可见透射光谱显示薄膜具有90%以上的可见光透过率.光致发光谱表明当氧压为10 mPa时,除了ZnO的紫外本征峰外, 还有一波长为410 nm的强紫光峰, 当氧压增至20 mPa以上, 所有缺陷峰均消失, 只有376 nm处的紫外本征峰. 与纳秒激光法所制备的薄膜特性进行了比较, 结果表明, 虽然纳秒激光沉积所制备的薄膜具有更高的c轴取向度, 但飞秒激光沉积制备的薄膜具有更好的发光性能. 关键词： 氧化锌 飞秒脉冲激光沉积 透过率 光致发光     

脉冲激光沉积GaN薄膜的结构和光学特性研究

采用准分子脉冲激光,在Si(111)衬底上生长了带有AlN缓冲层的GaN薄膜, 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光致发光光谱(PL)等测试手段研究了不同沉积温度所生长的GaN薄膜结构特征和光学性能.研究表明:沉积温度影响GaN薄膜结构和光学性能,黄带发射峰主要与晶体缺陷有关.在400～700℃沉积范围内随着温度升高,GaN薄膜结构和光学性能提高.     

沉积温度对硫化锌(ZnS)薄膜的结晶和光学特性影响研究

对不同温度下沉积的ZnS薄膜的结晶情况和光学特性进行了研究, 结果表明：沉积温度对ZnS薄膜的物理和光学特性有较大影响, 不同的温度沉积的ZnS薄膜具有不同的择优取向, 牢固度也大不相同; 不同沉积温度下, ZnS薄膜的光学常数也不尽相同. 温度为115 ℃和155 ℃时, ZnS薄膜的物理性能和光学性能较差, 不适合空间用光学薄膜的研制使用. 而190 ℃和230 ℃沉积温度下所得薄膜具有较好的物理和光学性能, 适合于不同要求的空间用薄膜器件的研制使用. 关键词： 硫化锌薄膜 沉积温度 表面形貌 光学常数     

沉积温度对钛硅共掺杂类金刚石薄膜生长、结构和力学性能的影响

采用中频磁控溅射Ti80Si20复合靶在单晶硅表面制备了共掺杂的类金刚石薄膜.研究了沉积温度对薄膜生长速率、化学成分、结构、表面性质和力学性能的影响.结果表明:随沉积温度升高,薄膜生长速率降低,薄膜Ti和Si原子浓度增加,C原子浓度降低;在高温下沉积的薄膜具有低sp3C含量、低表面接触角、低内应力和高的硬度与弹性模量.基于亚表层注入生长模型分析了沉积温度对薄膜生长和键合结构的影响,从薄膜生长机制和微观结构解释了表面性质和力学性能的变化.     

线性微波化学气相沉积制备SiNx薄膜的微结构及光学性能研究

利用自主研发的线性微波化学气相沉积系统在不同微波功率、微波占空比、基片温度、特气比例条件下制备了SiN_x薄膜. 通过扫描电子显微镜、椭圆偏振仪等表征测量技术, 研究了不同工艺参数对SiN_x薄膜表面形貌、元素配比、折射率、沉积速度的影响, 并探讨了薄膜元素配比、折射率、沉积速度间的关系. 结果表明: 利用线性微波沉积技术, 不同工艺参数下制备的SiN_x薄膜组成元素分布均匀, 同时具有平整的表面状态; 特气比例和微波占空比是影响薄膜折射率的最主要因素, 薄膜折射率在1.92–2.33之间连续可调; 微波功率、微波占空比、沉积温度、特气比例都对SiN_x 薄膜沉积速度影响较大, 制备的SiN_x薄膜最大沉积速度为135 nm·min^-1.     

Formation of rippled surface morphology during Si/Si （100） epitaxy by ultrahigh vacuum chemical vapour deposition

The Si epitaxial films are grown on Si (100) substrates using pure Si2H6 as a gas source using ultrahigh vacuum chemical vapour deposition technology. The values of growth temperature T_g are 650 ℃, 700 ℃, 730 ℃, 750 ℃, and 800 ℃. Growth mode changes from island mode to step-flow mode with T_g increasing from 650 ℃ to 700 ℃. Rippled surface morphologies are observed at T_g = 700 ℃, 730 ℃, and 800 ℃, but disappear when T_g = 750 ℃. A model is presented to explain the formation and the disappearance of the ripples by considering the stability of the step-flow growth.     

c轴定向氮化铝薄膜的制备

利用电子回旋共振 (ECR)微波增强化学气相沉积法 (PECVD)并使用氮气 (N2 ) ,氩气 (Ar)和AlCl3蒸气作为气源在直径为 6 .35cm的 (10 0 )单晶硅片表面制备了c轴定向氮化铝 (AlN)薄膜 ,并使用X射线衍射仪及其X射线特征能谱和扫描电镜 (SEM)分析了薄膜特征 ,研究了微波功率、基板温度和N2 流量对薄膜c轴定向的影响 ,得到了c轴偏差角小于 5°的高质量大面积AlN薄膜。     

气相沉积法制备聚酰亚胺薄膜的热环化研究

采用两种单体同时蒸发沉积聚合方法制备得到聚酰亚胺（PI）薄膜。对不同温度下和不同恒温时间的聚酰胺酸（PAA）薄膜进行了红外分析,将300 ℃恒温3 h以上的薄膜脱膜,用白光干涉仪测量了PI薄膜热环化前后表面质量。采用热重分析仪在不同升温速率条件下对薄膜进行了分析。结果表明,在热环化过程中,随着温度增加亚胺化程度逐渐增加。在300 ℃时随着恒温时间增加亚胺化程度逐渐增加,恒温3 h以上薄膜亚胺化较为完全,可以获得完整且不易破损的自支撑薄膜。在热环化过程中,升温速率较低时薄膜的亚胺化程度在低温区转化率提高,过量单体蒸发更完全,故一般选择较小的升温速率,约10 ℃/min甚至更低。采用上述热环化工艺得到了亚胺化程度较高且不易破损的PI薄膜,其表面均方根粗糙度为9.8 nm。     

退火对ZnO薄膜晶体结构和ZnO/p-Si异质结光电性质的影响

采用脉冲激光沉积方法在p-Si(100)衬底卜牛长ZnO薄膜,分别在500℃、600℃和700℃下真空退火,采用X射线衍射仪研究了退火对ZnO薄膜品体结构的影响,并测量了ZnO的面电阻和ZnO/p-Si异质结的、I-V特性曲线.研究表明,随着退火温度的升高,ZnO的(002)衍射峰强度逐渐增大,半峰全宽不断减小,同时薄膜内应力减小,ZnO晶粒尺寸变大.表明高温退火有助于ZnO薄膜结晶质量的提高.在没有光照的条件下,异质结的漏电流随退火温度的增加而增大;用650 nm光照射样品时,600℃退火的样品表现出最明显的光电效应,而过高的退火温度会破坏ZnO/p-Si异质结的界面结构,使其光电流变小.所以,要得到性能良好的光电器件,应选取适当的退火温度.