衬底效应对LiTaO_3薄膜制备的影响

用溶胶凝胶法在N型硅、P型硅、石英、铂、镍衬底上制备了钽酸锂(LiTaO3)薄膜,用XRD和SEM对钽酸锂薄膜性能参数进行了表征;发现掺杂少量环氧树脂能提高钽酸锂薄膜的均匀性,改善薄膜与衬底的粘附性;研究了衬底效应与薄膜厚度的关系,薄膜厚度超过0.2μm,Ni衬底的XRD峰值强度几乎不再出现,说明衬底对薄膜初始结晶取向有重要影响;利用不同衬底上生长钽酸锂薄膜,XRD研究结果表明:N型硅、P型硅、石英衬底上只能制备多晶钽酸锂薄膜,铂衬底上制备的钽酸锂薄膜在(012)晶向有强大的择优取向性,镍衬底上制备的钽酸锂薄膜有更好的C轴择优取向性,C轴择优取向系数可达0.082。     

非晶CoZrNb磁性薄膜的研究

研究溅射条件和旋转磁场热处理对CoZrNb薄膜结构和性能的影响。结果表明 ,高的溅射功率和合适的氩气压强对非晶CoZrNb薄膜的形成有用 ,并且这些薄膜的矫顽力较小。旋转磁场热处理将改善薄膜的软磁性能 ,使得矫顽力进一步减小。对溅射条件对薄膜性能的影响机制和旋转磁场热处理改善薄膜性能的机制作了简要的讨论     

基于射频磁控溅射技术高容量硅负极薄膜材料可控制备研究

硅基薄膜材料由于具有较高比容量、较好的循环寿命等优势而备受关注.本文采用射频磁控溅射方法在不同功率下制备了锂离子电池Si薄膜负极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、EDS等手段进行了物理表征,并采用恒流充放电性能测试、循环伏安测试(CV)等手段研究了射频溅射功率对硅负极薄膜材料的电化学性能影响.研究结果表明在溅射时间为5 min的条件下,当溅射功率为120 W时,Si薄膜的综合电化学性能是最优的,其首周充电比容量达到3595 mAh/g,循环150周后容量仍然高达2768 mAh/g,显示出了良好的循环性能,同时也表现出较好的倍率性能.     

反应磁控溅射法制备TiO2薄膜

采用反应磁控溅射法在不同条件下制备了TiO2薄膜样品,研究了衬底温度、氧分压、溅射压强等生长条件对薄膜结构特性的影响.得到了反应磁控溅射法制备锐钛矿相TiO2薄膜的最佳沉积条件,并对薄膜的表面形貌进行了测量.     

氧化锌薄膜的生长条件对其结晶及光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在硅（100）衬底上制备了ZnO薄膜,运用X射线衍射仪（XRD）分析了不同的生长条件和退火处理对ZnO薄膜结晶特性的影响．应用谢乐公式讨论了不同制备条件下晶粒直径．采用金相显微镜观察样品抛光后的横截面形貌来进一步验证XRD的分析结果．研究结果表明在溅射功率为120w．衬底温度为500C时可制备沿C轴取向生长且品质较好的ZnO薄膜．退火后,应用X射线衍射仪分析可知．晶粒直径可增至20nm左右,但晶面取向有所变化．由布拉格方程讨论了退火处理对样品晶面间距的影响．以此分析了可能的薄膜应力类型的变化．经金像显微镜可观察到氧化锌的柱状生长．应用日本岛津RF-5301PC型紫外-可见分光光度计测试ZnO薄膜的光致发光谱（PL）测的激发波长为363nm和463nm     

Ta／Al复合薄膜性能及应用

铝含量为５０％的Ｔａ／Ａｌ复合薄膜由于其具有优良的热稳定性而适用于制造高精密、高稳定功率型电阻或功率集成电阻网络。用钽铝复合靶直流共溅射的方法可以制备这种薄膜，但淀积参数及热处理条件对薄膜的热稳定性能有很大影响。用该复合薄膜制出了功率负荷性能优良的中功率薄膜衰减器。最后，用ＸＰＳ分析了薄膜表面的化学组成。     

双面YBCO高温超导薄膜的两面同时溅射沉积技术

主研人员：李言荣 陶伯万 刘兴钊 姜 斌 罗 安 徐 进 何世明 双向YBCO高温超导薄膜的两面同时溅射沉积技术通过基片绕夹具转轴旋转，实现了采用单靶倒筒式直流溅射在基片两面同时原位沉积YBCO薄膜，保证了YBCO双面薄膜的两面一致性。同时，在YBCO双面同时溅射中引入了自外延生长技术，提高了YBCO薄膜的性能。并在溅射过程中取消了磁控环，采用双轴旋转方法，保证了大面积YBCO双面薄膜的面内均匀性。该项技术采用incocel加热丝绕制成圆筒型辐射加热器，保证加热温度均匀稳定。经使用验证其效果良好，为我国高温超导微波技…     

工艺参数对Ta/Al合金电阻薄膜性能的影响

Ａｌ原子含量约为５０％的Ｔａ／Ａｌ合金薄膜具有优良的电阻性能。使用直流共溅射的方法制作这种薄膜，靶极采用了Ａｌ面积为４５％的Ｔａ／Ａｌ复合靶。研究了工艺参数如溅射气压、溅射电压以及热处理条件等因素对该薄膜的性能影响。结果表明，这种Ｔａ／Ａｌ合金薄膜能用于制作功率稳定的电阻器或电阻网络。     

溅射功率和氧氩比对TiO2薄膜亲水性的影响

摘要：用直流磁控溅射制备TiO2薄膜,分析了氧氩比和溅射功率两项制备参数对退火后形成的锐钛矿二氧化钛薄膜亲水性的影响。实验结果表明,适中的氧氩比2：3和功率126W下制备的薄膜具有很好的亲水性。     

高温溅射Sn-Ni复合薄膜材料及其电化学性能研究

Sn基负极材料由于具有高的比容量而受到研究者们的青睐.本文采用磁控溅射法制备了Sn-Ni复合薄膜材料,并研究了溅射温度对Sn-Ni复合薄膜材料的物理及电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、EDS等手段对材料进行了物理表征,并采用恒流充放电性能测试、循环伏安测试(CV)等手段研究了溅射温度...     

基片温度对非晶碳硅薄膜电导的影响

在基片加热的条件下,高纯硅靶在甲烷和氩的混合气氛中,采用直流平面磁控反应溅射,可以制备具有光电响应的氢化非晶碳硅合金薄膜。本文对不同基片温度下成膜的样品进行了电导性能测试并分析了测试结果,得出了基片温度是影响该薄膜光电导的关键因素的结论。     

受限空间内化学被覆导电聚合物薄膜研究

研究了在多孔Ta/Ta2O 阳极微孔内表面原位化学聚合聚3,4-乙烯二氧噻吩导电聚合物薄膜的制备方法,结合有机片式固体钽电解电容器等效串联电阻值的变化,对聚合过程在受限空间里的高分子链形成机理以及在弱吸附情况下微孔内的薄膜导电性能的变化进行了分析,结果表明,在受限的空间里聚合反应生成的聚合物薄膜电导率会由于受限能的影响而降低,其影响程度相似于聚合溶液浓度的变化对聚合物薄膜电导率的影响。     

纳米多孔SiO2-TiO2复合薄膜的制备及研究

采用溶胶凝胶技术,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB为模板剂,乙酰丙酮作为钛的水解控制剂,通过钛和硅醇盐的分步水解得到均匀的SiO2TiO2复合溶胶,通过提拉制备出具有纳米多孔结构的复合薄膜.实验结果表明,多孔薄膜中的钛离子形成了Si—O—Ti键的孤立四配位形态,使薄膜具有复合型钛离子的催化效果,并且有介孔结构.随TiO2含量的增加,薄膜仍具有较好的透光性(可达到85%以上).通过对实验条件的调节,可实现对薄膜纳米结构的人工控制,形成的多孔薄膜折射率在1.2~1.4之间连续可调.     

Ne~+、Ar~+注入铜靶所产生的溅射原子角分布与离子入射角的关系

在100keV入射能量下.分别测量了Ne~-、Ar~+在铜靶上所产生的溅射原子角分布与离子入射角度的关系 实验结果表明在40°和70°斜入射条件下,Ar~+所产生的溅射原子角分布的溅射优先方向分别位于表面法线的两侧,溅射原子角分布关于表面法线明显不对称;而Ne~+所对应的溅射优先方向都位于表面法线方向,且溅射原子角分布关于表面法线是对称的、用TRIM程序计算了Ne~+和Ar~+在铜靶中的能损和投影射程,并依据所计算的结果用级联碰撞理论分析了实验结果,比较了Ne~+和Ar~+各自溅射机制上的不同.     

科研成果介绍

高性能膜状软磁材料与旋磁薄膜材料及应用研究 主研人员：张怀武 刘颖力 王豪才 钟智勇 贾利军 周海涛 石 玉 黄 平 苏 桦 唐晓莉 高性能膜状软磁材料及旋磁薄膜材料是近期磁集成器件和微波集成器件的基础，也是近期国际上研究开发的热点之一。该项目在软磁薄膜和旋磁薄膜研制方面解决了压靶溅射，纳米晶化和旋镀中温热解工艺等技术难点，成功地研制出性能优良的薄膜材料。基于材料的研制，解决了层间绝缘、多层不同薄膜材料的连续掩膜光刻基片附着力、高频化问题以及保护层与电极引出问题。并首次设计和研发出E型初/次级交叉…     

直流磁控溅射铂电阻薄膜

根据薄膜理论和通过成膜工艺实验，研究了影响铂薄膜电阻温度系数的主要因素。１）对铂靶材料的纯度要求高，含杂质极少；２）淀积薄膜要有一定厚度，通常近于１μｍ才能有较大的α；３）成膜以后，需经过高温热处理，减少缺陷，结晶化改善。通过大量实验，使用高铝陶瓷基片或微晶玻璃基片，溅射铂薄膜的厚度为８００ｎｍ，高温热处理１ｈ，可以获得电阻温度系数为３．８５０×１０－３／℃的铂电阻薄膜。     

直流磁控濺射非晶硅薄膜

本文介绍利用自己改制的直流磁控溅射设备淀积非晶硅薄膜的一些结果。与普通溅射方法相比,本设备的优点是:溅射电压大大降低,而淀积速率提高很多。初步研究了所得薄膜的光学和电学性能。用透射法测量了吸收系数光谱曲线,并从(ahv)~(1/2)与hv关系图求得光学禁带宽度为1.45eV。另一方面,测量了直流电导率与温度的关系以及交流电导率与频率的关系。结果指出,在室温下该薄膜的电导主要由带尾局域态决定。     

硅烷流量对热丝法制备富硅氮化硅薄膜的影响

以热丝化学气相沉积为方法,硅烷流量为变量,制备一系列氮化硅薄膜,并对样品进行傅里叶红外光谱、紫外-可见光谱、PL光谱的测试,结果发现:随着硅烷流量的增加Si-N键键合几率相对减小,Si-Si键键合几率相对增加,薄膜折射率局域增大且带隙值在富硅范围内呈减小趋势.在光致发光谱中也观察到有硅量子点发光波长范围内峰位明显移动的波峰,由测试可知,所得样品为向富硅相转变或已呈富硅相的氮化硅薄膜.     

钇钡铜氧高温超导双面外延薄膜制备方法和装置

发明人员：李言荣 刘兴钊 陶伯万 钇钡铜氧高温超导双面外延薄膜制备方法和装置属高温超导薄膜制备方法和装置。采用基片原位转动、速度可调、辐射加热、双面同时成膜的倒筒式支流溅射装置和优化的自外延制备方法，提高了膜的质量，使所制得的Y1Ba2Cu3O7-8高温超导外延膜的性能优良：其Tco＞90 K, DTc＜0.3 K; 基片两面的双面膜性能一致：其 Tco相差小于0.5 K, DTc相差小于0.5 K, 完全满足高频微波器件制作的要求。 钇钡铜氧高温超导双面外延薄膜制备方法和装置     

多元氧化物电子薄膜材料的单胞生长模式与界面应力诱导效应的研究

多元氧化物薄膜,特别是ABO_3钙钛矿结构的薄膜由于有铁电、压电、热释电和超导等特性和在多功能电子器件上的广泛应用而成为电子功能材料研究的热点．该文利用激光分子束外延和磁控溅射等薄膜制备技术,采用反射式高能电子衍射(RHEED)对薄膜的生长进行原位实时的检测分析,确定了在不同的工艺条件下氧化物薄膜的层状、层岛混合和岛状生长模式。优化了薄膜的生长条件,实现了对薄膜生长模式的有效控制,绘制出SrTiO_3、BaTiO_3等薄膜的生长模式图谱。测量计算了薄膜的表面活化能和沉积粒子在表面的有效扩散率,发现氧化物薄膜表面的生长运动单元具有活化能小、迁移时间长等重要特点,采用原子力显微镜(AFM)和掠入射XRD对层状生长薄膜的层厚结构进行了精细测量,提出了氧化物薄膜单胞生长动力学模型,即薄膜生长的主要单元是以B-O八面体为主体的单原胞基团．在此基础上,系统地研究了薄膜生长异质界面应力释放行为和对结构性能的影响,在小失配度、中等失配度和大失配度下体现出的不同生长规律,出现了在临界厚度下的相干外延、应变岛、双晶外延和近重位点阵等现象．最后,通过薄膜和衬底的失配度的选择来调整界面应力的影响,并通过工艺条件来诱导薄膜结构取向,如采用薄膜自外延技术和自缓冲层技术,有效地控制和大幅度改善了铁电薄膜、介电薄膜、超导薄膜和热释电薄膜的微结构和电磁性能。