Si衬底上金刚石薄膜的成核和生长机理

以酒精为碳源,用热丝CVD法,对不同表面状况的Si衬底作金刚石沉积比较.讨论了薄膜的成核、生长机制,认为CH_2是成核的主要气相种类,H原子直接参与了成核和生长,它们在薄膜沉积中起了极为重要的作用.解释了毛糙表面的Si衬底上金刚石易成核的现象.     

ZnO表面光伏行为的Kelvin探针表征

利用Kelvin探针通过测量电子功函数来表征半导体表面光伏行为及其能级结构特性.首先由Kelvin探针测量原理建立了表征表面光伏行为的理论方法,然后用CVD法在Pt基底上制备了ZnO半导体薄膜,再利用紫外光作为激发光源实现光伏效应,最后应用Kelvin探针表征其光伏行为的演化过程.     

基底的平整度对电化学制备BaMoO_4薄膜成核速率的影响

在金属片Mo上用恒电流电化学技术制备了从薄膜开始成核到生长结束不同时间的BaMoO_4晶态薄膜,并利用SEM、XRD等相关测试手段,对这些薄膜进行测试分析,结果发现,在相同的制备条件下,在薄膜生长的开始阶段,由于基底不平整(折叠、划痕、缺陷、凹凸不平)的位置电流密度要比平整处大,使得该处基片的溶解速率加快,形成的有利生长基元的数目就较多,故导致基底上不平整的位置BaMoO_4薄膜成核速率就大。     

二甲基甲酰胺中Sm（Ⅲ）电化学性质及其合金膜研究

通过循环伏安法研究二甲基甲酰胺中Sm（Ⅲ）在Pt上的电化学性质,表明Sm（Ⅲ）在Pt上的还原为不可逆反应,同时测得传递系数α=0.0289,扩散系数D0=1.288×10^-5cm^2·S^-1;通过塔菲尔曲线求得交换电流密度i0=1.596×10^-7A/cm^2;对Sm（Ⅲ）在Pt上离子成核机理研究表明,Sm（Ⅲ）在Pt电极上是按三维模式扩散控制下连续成核的;用恒电位法可以制得有金属光泽、附着力好、表面均匀致密的Sm-Ni-Co合金膜,与Ni-Co合金膜相比较结构性能有所提高.     

CVD金刚石薄膜的界面能量分析

分析了CVD金刚石薄膜的界面能量情况,并由此研究了金刚石成核几率、晶核取向、附着强度与基底材料结构和性能的关系     

氮气中退火制备（Bi，Dy）4Ti3O12铁电薄膜

采用化学溶液沉积法(CSD)将Bi3.4Dy0.6Ti3O12(BDT)前驱体溶液沉积在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(111)基底上,然后在氮气环境中分别于600℃、650℃、700℃和750℃四个温度下退火,成功地制作出BDT铁电薄膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分别对其表面形貌、结构及其成份进行了表征;用铁电分析仪测试了其铁电性能.随着退火温度的升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,但其剩余极化不是随着退火温度的升高而单调增加.氮气中650℃退火的BDT铁电薄膜结晶良好,并且具有最大的剩余极化值(2Pr=7.8μC/cm2;Ec=95.7 kV/cm).另外,就温度对BDT铁电薄膜性能的影响机理进行了讨论.     

加工硬化对薄膜/基底体系临界压痕极限的影响

使用有限元法模拟了具有加工硬化的薄膜/基底体系在Berkovich压痕下的力学响应,讨论了薄膜与基底屈服强度比、薄膜/基底的加工硬化和压头尖端半径对临界压痕极限的影响.研究发现：薄膜的加工硬化使临界压痕极限减少,而基底加工硬化没有产生明显的影响;同时,随着压头尖端半径的增大,临界压痕深度减少.     

PZT铁电薄膜的离子束刻蚀表面形貌研究

采用Sol-Gel(溶胶-凝胶)法在Pt/Ti/SiO_2/Si基片上制备了约200 nm厚的PZT(锆钛酸铅)铁电薄膜,然后用氩离子束对PZT薄膜进行刻蚀.研究了不同的离子束刻蚀工艺参数(如离子束入射角θ、屏级电压U_s和氩气流量F_(Ar))对PZT薄膜刻蚀速率及表面粗糙度的影响.采用原子力显微镜(AFM)对PZT薄膜的表面微观形貌和表面粗糙度值R_q(均方根值)和R_a(算术平均值)进行测试和分析,通过探针式表面轮廓分析仪测量刻蚀深度d并计算出刻蚀速率V_(etc).结果表明:刻蚀速率V_(etc)严重依赖于离子束入射角θ,在0～75°的θ范围内呈类抛物线关系;当θ为45°时,刻蚀速率达到最大值.随着F_(Ar)和U_s的增加,V_(etc)与两者分别呈成正相关关系,且越来越大.表面粗糙度值R_q和R_a随F_(Ar)和θ的改变而变化,在7 sccm、45°时会有最优值出现;而随屏级电压U_s的增加,在800 V处表面粗糙度值最低.     

氟离子辐照对聚四氟乙烯基底上金属薄膜附着力的影响

用6 MeV的氟离子对淀积在聚四氟乙烯基底上的In、Sn、Al、Cu、Pd和Ni等金属薄膜进行了一定剂量范围的辐照,测定了发生增强附着效应的阈剂量值.结果表明,阈剂量的大小和膜材料的弹性模量及电子阻止本领有关.据此提出了一个增强附着效应起因于膜内应力变化的假设.应用这一假设解释了一些与增强附着效应相关的现象.     

二维Bi_2Se_3薄膜的制备及光电性能研究

二维材料由于其优异的电学和光学性能使其在光电器件领域得到了广泛关注.Bi_2Se_3是一种基于强自旋轨道耦合作用形成的拓扑绝缘体,具有高热电系数,一个相互交错的Dirac表面态,且只存在一个Dirac点,是一种理想的拓扑绝缘体材料,有潜力成为室温低能耗的自旋电子器件.该文使用气相沉积法分别在SiO_2/Si基底和柔性PI基底上生长出了连续、高质量的Bi_2Se_3薄膜,在此基础上构建了Bi_2Se_3光电探测器,测试结果表明Bi_2Se_3薄膜材料具有优越的宽波段光谱响应性能,并在柔性PI基底上表现出优异的抗疲劳性能,在新一代柔性光电器件领域有着非常大的应用潜力.     

Pt原子百分含量对FePt合金薄膜结构的影响

采用直流磁控溅射在SiO2（0001）基片上制备了不同Pt原子百分含量的FePt合金薄膜,薄膜样品经过650℃热处理1h,得到了L10有序结构．利用X射线衍射对样品的结构进行了分析,结果表明Pt原子百分含量对形成L10有序结构有明显的影响．     

钬铬共掺铁酸铋薄膜对钛酸铋钠钾铁电薄膜的性能调控

用溶胶-凝胶法,在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)衬底上制备了钬铬共掺铁酸铋(BHFCO)-钛酸铋钠钾(NKBT)薄膜,系统研究不同BHFCO掺杂量对(1-x)NKBT-xBHFCO薄膜的微观结构、表面形貌和电学性能的影响.结果表明:680℃退火处理后的(1-x)NKBT-xBHFCO薄膜表面比较均匀、致密,结晶度较好;0.95NKBT-0.05BHFCO薄膜样品的剩余极化值(2P_r)最大(71.3μC/cm~2),矫顽场最小(2E_c=530 kV/cm),电滞回线饱和矩形度最好,漏电流最小(2.1×10~(-6 )A/cm~2).0.95NKBT-0.05BHFCO薄膜的,相对介电常数最大(约为493),介电损耗最小(约为0.04);薄膜的高温介电温谱表明,所有薄膜的居里温度(T_c)在(450±10)℃.不同厚度薄膜的介电性能表明,铁电薄膜内部的挠曲电效应显著降低了薄膜的最大介电常数值.     

锐钛矿纳米晶粒TiO2薄膜的制备及分析

以金属钛为靶材,采用射频磁控溅射方法制备纳米晶粒TiO2薄膜.利用扫描电镜、紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪研究不同热处理温度下制备的纳米晶粒TiO2薄膜的结构及表面形貌.实验结果显示,用射频磁控溅射得到的纳米晶粒TiO2薄膜与衬底结合紧密,薄膜表面致密、平整,经550℃晶化的纳米晶粒TiO2薄膜为均一的锐钛矿相,具有良好的紫外光吸收率.     

非均匀基底薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo方法对薄膜生长过程进行了计算机模拟,研究了在有缺陷的基底下,沉积粒子的能量和入射率对薄膜生长的影响.通过模拟发现,随着沉积粒子的能量提高或入射率的降低,沉积在基底上的粒子逐步由各自独立的离散型分布向聚集状态转变形成岛核.分析表明,这些变化是由于能量粒子的介入使得表面粒子的扩散能力增强,而入射率越小,每一步中对应粒子的扩散时间就越长,所以大量粒子能够充分扩散.     

热流计SiO_2热阻层离子束溅射制备及耐热性研究

薄膜热阻式热流计具有响应速度快、结构微型化以及量程广、输出大等优点,是当前使用最广泛的热流传感器.热阻层SiO_2膜层与基底材料的结合性能对于热流计的高可靠性来说十分重要,而膜层特性与溅射沉积参数、后期热处理技术之间密切相关.因此,该文围绕离子束溅射SiO_2薄膜作为热流计热阻层材料,对不同镀膜时间、热处理工艺之后膜层的表面成分、形貌以及与基底结合强度进行了研究分析.研究发现,550℃热处理能够有效改善膜层的结合力,离子束溅射制备的SiO_2薄膜热阻层在高温循环考核的环境下依然保持了较强的结合力.     

金属/电介质多层膜的光学特性

在Ｄｒｕｄｅ模型的基础上,计入金属薄膜表面对传导电子弛豫时间的影响,计算了金属的介电函数和光学常数,并利用结构特性矩阵方法计算了金属／电介质多层膜的反射率和吸收率,讨论了金属层厚度、层数对反射率和吸收率的影响     

同质外延YSZ薄膜的制备与结构表征

利用脉冲激光沉积在YSZ[100]基底上同质外延生长不同组分的YSZ薄膜.研究发现,当生长温度为300℃时,薄膜为非晶态,而在温度为650℃时,掺杂10%氧化钇(摩尔分数)的YSZ具有立方结构,而掺杂6%和8%氧化钇的YSZ薄膜同时具有立方和四方结构.通过调控生长工艺条件,以及利用具有不同组分的薄膜与基底来构造不同的应变状态,可以制备具有不同结构的YSZ外延薄膜.     

韧性薄膜/韧性基底体系弹性模量表征的新方法

使用有限元方法(FEM)分析了应变硬化的韧性薄膜/基底体系的锥形压痕过程.通过改变压入深度与薄膜厚度比,从0.01变化到0.85,得到了不同膜/基体系的力学响应,从而建立了压入深度、薄膜厚度和薄膜/基底弹性模量之间的无量纲关系.选取镍薄膜/低碳钢基底进行了纳米压痕试验,根据得到的无量纲关系,计算出了镍膜的弹性模量.同时与Sakai方法[1]得到的结果进行了比较,发现两者之间很吻合,证明该方法切实可行.     

紧束缚分子动力学模拟：C60与石墨（0001）面的碰撞

运用紧束缚势的分子动力学模拟方法，研究了C60分子对石墨表面的碰撞，观察在入射动能为240eV时碰撞的微观过程以及动能和势能的变化趋势，结果发现在弹回过程中C60分子质心的运动可被看做是在准谐势下的运动，通过碰撞C60分子在石墨表面形成了薄膜。     

铜铟镓硒薄膜太阳能电池背电极的制备及研究

在CIGS薄膜太阳能电池背电极材料的选择过程中,多种金属材料Mo,Pt,Au,Al,Ti,Ni,Cu和Ag等被尝试.由于金属Mo在空气中稳定性好,溅射过程中不易氧化,价格便宜,不易与吸收层形成合金,热膨胀系数高,能与玻璃基片很好地结合等优势,成为最适合用作背电极的材料.因此,采用磁控溅射法制备了Mo背电极,并进行了讨论.