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。     

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。     

充气可展开结构中薄膜皱褶的有限元分析

柔性可展开结构作为新型空间结构日益得到广泛的关注和应用.由于薄膜的大量使用,薄膜皱褶已成为高精度空间结构最关心的问题之一.采用基于屈曲理论的有限单元法来研究矩形薄膜结构在剪切载荷作用下的皱褶变形,分析了剪切载荷、薄膜厚度及材料参数对形面精度的影响规律.研究结果表明,薄膜结构的平面度随剪切位移和薄膜厚度的增加而增大,薄膜材料的弹性模量和泊松比对薄膜结构的形面精度影响很小.     

共沉积Ag层对WO_3薄膜表面形貌和光吸收特性的影响研究

利用磁控溅射WO_3陶瓷和金属Ag靶的方法在玻璃衬底上沉积WO_3及弥散Ag粒子的WO_3薄膜,通过SEM、XRD、Raman谱和UV-Vis光谱等技术考察共沉积Ag层在薄膜表层和里层分布对WO_3薄膜表面形貌、分子振动模式和光吸收特性的影响。结果表明:共沉积Ag层不仅显著地影响了WO_3薄膜的Raman谱和光吸收特性,而且分布在薄膜表层和内层的Ag粒子能有效地修饰WO_3薄膜表面微观结构,为改善WO_3薄膜的结构和光学特性提供了一种有效的方法。     

温室蕃茄越冬生产九项新措施

一、隔绝温室内外地温的传导沿温室外侧薄膜与地面交接处,向外下方铺垫50-60厘米宽、1-2厘米厚、与温室等长的发泡塑料布隔绝地温传导。二、草帘上加盖薄膜保温傍晚放上草帘后,再加盖一层聚乙烯薄膜,幅宽等同于草帘的长度,薄膜周围     

含氮氟化非晶碳(a-C∶F∶N)薄膜电学性能的研究

用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备氮掺杂氟化非晶碳(a-C∶F)薄膜,用电桥测试薄膜的介电常数,研究不同工艺参量对薄膜电学性能的影响.结果表明:掺杂氮、高射频功率、高沉积温度以及热退火都导致薄膜介电常数上升.     

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.     

磁控溅射TiAlN薄膜的制备及性能研究

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀的方法,在工具钢表面制备了TiAlN薄膜。运用EDS、XRD和SEM对薄膜的成分、组织结构和表面形貌进行了测试,此外,也测定了薄膜的表面显微硬度、摩擦系数。结果表明,不同硬度基体上的TiAlN薄膜成分相同,膜层致密;硬、软基体上薄膜的显微硬度最高可达到2 575 HV0.025和2 295 HV0.025,摩擦系数分别在0.45和0.50左右。     

复合薄膜热成型过程中热传导的数值分析

针对复合薄膜在热成型加热和冷却中的传热问题,通过分析2层复合薄膜热传导过程的物理模型,建立相应的数学模型,提出了一种求解复合薄膜非稳态传热的解析方法。运用Laplace变换法求解导热微分方程理论解,确定薄膜的热传导参数后,利用MATLAB软件绘制θ t及θ x关系曲线。求解得2层复合薄膜的通用导热函数,并应用于热成型加热、冷却时间设计以及薄膜内部温度梯度分析,改善热成型工艺,从而避免因加热、冷却造成的工艺缺陷。     

离子束辅助沉积技术对薄膜光学特性的影响

用计算机模拟离子辅助薄膜沉积过程和工艺实验,发现离子辅助能够提高薄膜的聚集密度、附着力,改善薄膜光学特性。然而,高能离子束诱发薄膜材料相当大的吸收,导致该技术几乎无法使用。作者通过对碲化铅薄膜材料理论和工艺分析,证实了低能、高密度离子束辅助是一种极有发展前途的新技术。     

以PVP为添加剂的BST薄膜制备与结晶性能

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基片上沉积Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜,采用SEM、XRD、AFM分析薄膜的表面形貌和结晶行为。为抑制薄膜裂纹,在前驱体溶液中加入高分子聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。结果表明,经700℃退火1h,得到表面平整、致密、无裂纹和孔洞以及晶粒取向高度一致的薄膜。薄膜钙钛矿结构明显,并随温度的升高而趋于完善。在结晶初期形成规则的柱状晶粒在长大和吞并的过程中逐渐形成颗粒状晶粒。薄膜的晶粒大小和表面粗糙度随退火温度的升高而增大。在平均晶粒较大且晶界分明的情况下,薄膜的均方根粗糙度仍能保持在7.854nm左右。     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿c轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜中衬底温度对ZnO薄膜结构的影响

采用溶胶--凝胶法制备高纯的靶材,利用PLD法生长薄膜,成功地在Si衬底上生长了高质量的ZnO薄膜,系统的研究了衬底温度对薄膜生长的影响.采用XRD对薄膜结构进行分析.XRD测试表明,大部分薄膜都具有高度的C轴择优生长取向性,只有衬底温度过高薄膜结构才发生改变.     

减压CVD技术

本文简要地叙述减压CVD技术的基本理论,着重介绍该技术应用于半导体器件加工掺硼、磷和砷氧化物源,二氧化硅薄膜,四氯化硅—氨—氮系统淀积氮化硅薄膜以及热分解硅烷淀积多晶硅薄膜等工艺技术问题。提供了各类薄膜制作时采用的典型工艺数据(仅供参考)。对薄膜厚度的均匀性,掺杂层浓度控制与均匀性及薄膜表面状况等进行了分析讨论。由理论分析和实验结果看出,减压CVD技术制作的半导体器件中应用的各类薄膜最突出的优点是:薄膜厚度的均匀性高(可达1～3％),实现了高密度装片(生产量可达10厘米温区内可装40片)。因而,减压CVD技术在目前大规模集成电路、微波半导体器件中是一种十分值得重视的工艺技术。     

脉冲激光沉积法制备Zn0薄膜中衬底温度对Zn0薄膜结构的影响

采用溶胶——凝胶法制备高纯的靶材,利用PLD法生长薄膜,成功地在Si衬底上生长了高质量的ZnO薄膜,系统的研究了衬底温度对薄膜生长的影响。采用XRD对薄膜结构进行分析。XRD测试表明,大部分薄膜都具有高度的C轴择优生长取向性,只有衬底温度过高薄膜结构才发生改变。     

钕掺杂氧化锌薄膜的形貌表征与折射率测试

通过XRD和AFM分析了Nd掺杂ZnO薄膜的表面形貌,随着Nd掺杂量的增加,ZnO薄膜的结晶度变差,薄膜表面变得粗糙,晶格畸变增大。应用椭圆偏振仪测定了Nd掺杂ZnO薄膜的厚度及折射率,Nd掺杂量对ZnO薄膜的折射率有一定影响。     

气体压强对n型a-Si:H薄膜光学性能的影响

用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)制备磷掺杂氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了辉光放电气体压强(20～80Pa)对薄膜折射率、消光系数、光学带隙以及氢含量的影响;用激光拉曼光谱研究了气体压强对a-Si:H薄膜微结构的影响,并与薄膜的光学性能进行了综合讨论。结果表明,随着辉光放电气体压强的增加,a-Si:H薄膜的光学带隙和氢含量都有不同程度的增大,但折射率和消光系数却逐步减小;与此同时,薄膜内非晶网络的短程和中程有序程度逐渐恶化。     

催化剂对TiO2薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了均匀透明的TiO2薄膜。分析了催化剂在溶胶制备过程中的作用,以及其对制成的TiO2薄膜的性能的影响。主要分析了盐酸、乙酸、硝酸、硫酸等几种催化剂对TiO2薄膜的晶体结构、晶粒尺寸、光学性能的影响。实验结果表明,选择盐酸为催化剂,薄膜生长取向较好,晶粒尺寸较大,光透过率最好。     

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。     

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