射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和应力特性

用JGP560I型超高真空多功能磁控溅射仪在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜。采用X-Ray衍射仪和电子薄膜应力分布测试仪等对其微结构和应力进行了测试分析。研究结果表明,ZnO薄膜具有良好的c轴择优取向;随着薄膜厚度的增加,薄膜中的平均应力减少;膜厚为744 nm时平均应力、应力差均最小,分别为5.973×108Pa、6.159×108Pa,应力分布较均匀。     

氩气分压与膜厚对溅射Al膜微结构及应力的影响

在不同氩气分压下,用直流溅射法在室温Si基片上制备了不同厚度的Al膜。用光学干涉相移法和X射线衍射技术,对薄膜应力和微结构进行了测试分析。微结构分析表明:制备的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;氩气分压分别为1Pa和3Pa的Al膜相比,1Pa下制备的薄膜结晶程度明显优于3Pa下制备的薄膜。1Pa下Al膜平均晶粒尺寸随膜厚的增加由17.9nm逐渐增大到26.3nm;晶格常数由0.4037nm增大到0.4047nm,均比标准值0.40496nm稍小。应力分析表明:同一工作气体压强(氩气分压)下,Al膜的平均应力随着膜厚的增加变小,应力分布趋向均匀。相同时间1Pa和3Pa的Al膜,其微结构和应力有较大差别。     

电子束蒸发制备的ZnS薄膜的物相结构和光学性能

用电子束蒸发法在不同衬底温度下制备了厚度为100nm左右的ZnS薄膜,利用X射线衍射(XRD)、紫外—可见光分光光度计(UV-vis Spectrophotometer)研究了ZnS薄膜的晶体结构、光学性能,分析了衬底温度对ZnS薄膜结构与光学特性的影响.结果表明:不同衬底温度下制备的ZnS薄膜均具有闪锌矿结构(111)面择优取向生长的特征;衬底温度为200℃时制备的ZnS薄膜的(111)晶面衍射峰最强,半高宽最小,晶粒最大;制备的ZnS薄膜对可见光有良好的透过性,由于量子尺寸效应,电子束蒸发制备的ZnS薄膜光学带隙大于ZnS粉末的带隙.     

ZnS多晶薄膜的磁控溅射沉积及其性能研究

采用磁控溅射法,在玻璃衬底上沉积了ZnS多晶薄膜,研究了衬底温度和Ar气流量对ZnS薄膜质量的影响.利用表面轮廓仪测量了薄膜的厚度,计算了薄膜的沉积速率.使用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微结构.通过紫外-可见光分光光度计测量了薄膜的透过谱,计算了禁带宽度.结果表明:所有制备的ZnS薄膜均为闪锌矿结构,所有样品在(111)方向具有明显的择优取向,沉积速率随着村底温度升高而降低,薄膜有较大的内应力,导致禁带宽度变窄.衬底温度为300℃时,薄膜的结晶质量最好.随着Ar气流量的增加,沉积速率增大,但薄膜的结构和光学性能都没有明显的变化.     

溶胶-凝胶方法制备铁酸铋薄膜及膜厚的影响

以溶胶-凝胶方法制备不同厚度的铁酸铋(BiFeO₃, BFO)薄膜,XRD分析表明,BFO薄膜呈钙钛矿相结构,且随着厚度的增加,薄膜的结晶性变好.而薄膜厚度为4层(200 nm)至8层(400nm)之间,其微观结构可能发生由赝立方相向三方相的转变.同时,随着膜厚的增加,BFO薄膜的介电性能得到改善,绝缘性能得到提高,铁电性能也相应地好转.     

钢基体电沉积Cu、Ni膜的残余应力及其在线测量

采用电沉积法在碳素钢基片上分别沉积Cu膜和Ni膜,用数码相机拍摄沉积不同膜厚时基片的弯曲状况,并上传到计算机计算出薄膜内的平均残余应力及分布残余应力.结果表明:Cu膜和Ni膜的平均残余应力和分布残余应力均为拉应力;当膜厚较小时(0.5 ～ 3 μm),Cu膜的平均残余应力和分布残余应力随膜厚的增加急剧降低,随着膜厚的进一步增加两种残余应力都趋于稳定;Ni膜的平均残余应力随着膜厚的增加而增加,分布残余应力总体趋势是随着膜厚的增加而增加.由实验结果可以认为Cu膜内的界面应力为拉应力而Ni膜内的界面应力为压应力,与基于Thomas-Fermi-Dirac-Cheng (TFDC) 电子理论的判断结果一致.     

薄膜厚度对蒸发制备Cu膜内应力的影响

文章采用电子薄膜应力分布测试仪 ,对薄膜厚度随 Cu膜内应力的变化进行了研究。同时用 X射线衍射 ( XRD)技术测量分析了薄膜的微结构以及 Cu膜的微结构对其应力的影响。研究结果表明 :随着薄膜厚度的增加 ,蒸发制备的 Cu膜内应力由张应力变为压应力 ,压力差也逐渐减小 ,且内应力分布随膜厚的增加趋于均匀 ,Cu膜结晶明显 ,晶粒逐渐长大     

沉积厚度对L10-FePt薄膜(001)织构和磁性的影响

采用直流磁控溅射方法在表面氧化的Si(001)基片上制备不同厚度的FePt薄膜, 并利用原子力显微镜(AFM)、 X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)表征样品的形貌、结构和磁性. 结果表明: 将薄膜样品在H₂气氛中经600 ℃退火1 h, 得到了L1₀-FePt薄膜; 薄膜具有(001)织构或明显的(001)取向生长, 随着沉积厚度
的增加, FePt的晶粒尺寸变大, 样品的有序化程度增大, (001)取向生长呈减弱的趋势; 样品均具有明显的垂直磁各向异性, 随着薄膜厚度的增加, 平行膜面矫顽力增大, 垂直膜面矫顽力先增大后减小, 当沉积厚度为10 nm时, 样品的垂直磁各向异性最佳.     

La0.7Sr0.3MnO3外延膜厚度引起的电阻率变化

不同厚度的La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)外延薄膜被沉积到立方相的LaA lO3(001)单晶衬底上,XRD测试结果显示,LSMO外延膜的结构是单相的,具有与衬底相同的晶格取向;随着膜厚的增加,LSMO外延膜的晶格经历应变到驰豫的变化.电阻测量显示,应变驰豫的薄膜(较厚的薄膜)有较大的电阻率,这与该膜中缺陷浓度增加有关.此外,也对生长在不同单晶衬底上的LSMO外延膜(厚度相同)的结构和电阻进行了对比研究.     

可应用于四结砷化镓太阳电池的ZnS/MgF_2/SiO_2减反射膜的结构设计

在采用磁控溅射方法分别制备单层ZnS、MgF_2、SiO_2薄膜及表征其折射率基础上,以折射率逐渐减小的三层结构(HML结构)思想,采用TFC光学薄膜软件,设计并模拟了可用于四结砷化镓(GaInP/GaAs/GaInAs/GaInAs)太阳电池的三层ZnS/MgF_2/SiO_2减反射膜系.并分析模拟了窗口层厚度、各膜层厚度和折射率以及光入射角对有效反射率的影响.结果表明:窗口层厚度、SiO_2的折射率和ZnS膜层厚度对有效反射率R_e的影响最为显著;在350~1 800nm宽波段,当窗口层厚度为83nm,膜系厚度分别为57nm、37nm和88nm,且光入射角为0°时,有效反射率Re最小可达3.38%.     

Effect of thickness on structures of ultrathin diamond-like carbon films

Diamond-like carbon (DLC) films with different thickness were deposited by filtered cathode vacuum arc (FCVA). Vis-Raman and spectroscopic ellipsometry were employed to analyze the structure of DLC films. The wavelength of Vis-Raman is 514.5 nm. Experimental results show that structures of DLC films are affected by film thicknesses. When the film thickness increases from 2 to 30 nm, the G-peak position (G-pos) shifts to higher wavelength, the intensity ratio I_D/I_G and the extinction coefficient Ks decrease. It is indicated that the content of sp3 bond increases with film thickness. However, when the film thickness increases from 30 nm to 50 nm, I_D/I_G and Ks increase. The content of sp³ bonds decreases with film thickness.     

Ag-NiMnGa颗粒膜分析

利用离子束溅射技术制备了AgNiMnGa颗粒膜的系列样品.分别采用广角X射线衍射(WXRD)技术和掠入射X射线散射(GIXS)技术分析了样品的物相组成和膜面与内层结构,NiMnGa颗粒平均尺寸为5 5nm;样品膜厚度为463nm.对样品电磁性能的研究表明:颗粒膜在室温下磁场扫描测量中呈现明显的磁致电阻效应;其伴随有振荡的非线形电流电压关系揭示了介观系统具有的输运特征.     

利用同步辐射XRD研究BiFeO3 外延多铁薄膜的微结构

使用脉冲激光沉积在SrTiO₃ 衬底上生长了不同厚度的BiFeO₃(BFO)薄膜, X 射线衍射分析表明薄膜是BFO 外延薄膜. X 射线反射率测量发现BFO 薄膜密度随着厚度的增加而增加, 同时薄膜表面存在厚度为数纳米的非设计覆盖层. 随着厚度的增加, BFO 薄膜由完全应变过渡到应变部分弛豫状态, 同时BFO 从四方相转变为单斜相.     

ZrYN层厚度对CrN/ZrYN纳米多层膜微观结构和力学性能的影响

采用磁控溅射技术在单晶Si基片上交替沉积CrN层、ZrYN层，制备不同厚度ZrYN层的CrN/ZrYN纳米多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米压痕仪表征纳米多层膜的微观结构和力学性能。结果表明：随着ZrYN层厚度的增大，纳米多层膜中CrN相的结晶程度呈现出先上升后下降的趋势；纳米多层膜的硬度、弹性模量、韧性也呈现出先增大后减小的趋势；当ZrYN层厚度为0.9 nm时，纳米多层膜具有最高的硬度、弹性模量、韧性，分别为20.3 GPa、210.4 GPa、2.25 MPa·m^1/2。上述结果表明，随着ZrYN层厚度的增大，纳米多层膜出现由晶态向非晶态转变，在非晶态下，能够获得良好的综合力学性能。     

TiN/Si3N4界面结构对Ti-Si-N纳米晶复合膜力学性能的影响

采用多层膜模拟的方法研究了Ti-Si-N纳米晶复合膜中Si3N4界面相的存在方式,以探讨纳米晶复合膜的超硬机制。研究结果表明：Si3N4层厚对TiN／Si3N4多层膜的微结构和力学性能有重要影响。当Si3N4层厚小于0．7nm时,因TiN晶体的“模板效应”,原为非晶态的Si3N4晶化,并反过来促进TiN的晶体生长,从而使多层膜呈现TiN层和Si3N4层择优取向的共格外延生长。相应地,多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应,最高硬度和弹性模量分别为34．0GPa和352GPa．当层厚大于1．3nm后,Si3N4呈现非晶态,多层膜中TiN晶体的生长受到Si3N4非晶层的阻碍而形成纳米晶,薄膜的硬度和弹性模量亦随之下降。由此可得,Ti-Si-N纳米晶复合膜的强化与多层膜中2层不同模量调制层共格外延生长产生的超硬效应相同。     

成膜工艺对sol-gel电致变色WO3薄膜的影响

以钨粉过氧化聚钨酸法配制溶胶,采用脉冲电泳沉积和浸渍提拉两种工艺在ITO导电玻璃基底上制备电致变色WO3薄膜,研究溶胶-凝胶成膜工艺对WO3薄膜微观结构、光学性能和电化学性能的影响.结果表明,两种成膜工艺制备的WO3薄膜均呈非晶态,薄膜厚度相近,约为252 nm.与浸渍提拉法相比,脉冲电泳沉积制备的薄膜具有更大的光学调...     

退火温度对溅射Al膜微结构及光学常数的影响

用直流溅射镀膜工艺在室温Si基片上制备了250nm厚的Al膜,并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术,对薄膜的微结构和光学常数在不同退火温度下的变化进行了测试分析。结构分析表明:退火后的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;随着退火温度由室温20℃左右升高到400℃,薄膜的平均晶粒尺寸由22.8nm增加到25.1nm;平均晶格常数(4.047)略比标准值4.04960小。椭偏光谱测量结果表明:2600～8300光频范围内,退火温度对折射率n影响较小,对吸收系数k的影响较为明显。