酸刻蚀处理对Si(100)和Si(111)上制备CVD金刚石膜的影响

对Si(100)和Si(111)采用相同的酸刻蚀工艺,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)制备金刚石膜.用扫描电子显微镜、X线衍射仪和X线应力测试仪对样品的形貌、织构及残余应力进行检测、分析.研究结果表明:沉积3 h后,Si(100)和Si(111)基体上均生长出晶形比较完整,呈柱状晶方式生长的金刚石薄膜;此外,Si(100)金刚石膜表面分布着大量的微孔,通过调整沉积工艺可控制微孔的数量和尺寸,而Si(111)金刚石膜表面无微孔出现;2种基体所得薄膜都存在(111)织构,后者Si(111)还有一定的(110)织构;2种基体经酸刻蚀之后制得薄膜均无鼓泡剥离现象,二者的残余应力相差不大.     

Cu2S阻性存储薄膜的制备及开关特性研究

采用脉冲激光沉积（PLD）方法于室温下在Pt/TiO2/SiO2/Si（111）及高导电的Si（111）衬底上制备了Cu2S固体电解质薄膜,后经X-射线衍射、原子力显微技术对薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征.通过400℃退火的Cu2S薄膜在Pt/TiO2/SiO2/Si（111）衬底上取向生长,而在高导电性Si（111）衬底上则无取向生长.最好用聚焦离子束刻蚀技术及PLD方法制备了Cu/Cu2S/Pt及Cu/Cu2S/Si（111）记忆单元,这些记忆单元都显示了较好的电阻开关特性,但是在不同衬底上制备的记忆元的＂关态＂与＂开态＂的电阻比表现出较大的差异,这些差异被归结为非反应电极与Cu2S薄膜间的不同界面性质所致.     

不同离子束辅助沉积生物玻璃陶瓷膜的结构和溶解特性

用能量 60keV、辅助注量为 2× 10 16 和 7× 10 15ions/cm2 的N+和Ar+离子束 ,分别将生物玻璃陶瓷 (BGC)辅助沉积于钛合金表面 .通过XRD ,FTIR ,XPS和EDAX对沉积膜进行表征发现 ,膜均呈非晶或无明显的结晶度 ,沉积膜中均出现C和O的污染 ,还引入了CO2 - 3 根基团 .N+离子束辅助沉积膜的Ca/P比低于BGC原材料 ,而Ar+离子束辅助沉积膜的Ca/P比高于BGC原材料 .在Hanks溶液中 ,N+离子辅助沉积膜的抗溶解特性略优于Ar+离子辅助沉积膜 ,二者均优于Ti合金 .作者对实验中观察到的上述现象进行了一定的讨论     

高择优取向(100)PZT铁电薄膜的磁控溅射生长

以射频（RF）磁控溅射法分别在Si（111）和Pt（111）／Ti／SiO2／Si基底上溅射沉积LaNiO3（LNO）薄膜电极,沉积过程中基底温度为370℃,然后对沉积的LNO薄膜样品进行快速热退火处理（500℃／10min）。X射线衍射（XRD）分析表明：Si（111）基底上LNO电极表现出高度的（100）取向,而Pt（111）／Ti／SiO2／Si基底上LNO电极则表现较强的（111）择优取向。然后在（100）LNO薄膜电极上生长PZT铁电薄膜,通过合适溅射工艺参数的选择,成功地制备了高度（100）取向的PZT铁电薄膜。     

氮气流量对金刚石膜生长的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积（EA-CVD）方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,氮气流量对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

溅射时间对γ′-Fe4N薄膜的磁性影响

采用直流磁控溅射方法,以Ar/N2作为放电气体（N2/（Ar＋N2）=10%）,在玻璃衬底上于不同溅射时间获得了γ′-Fe4N单相薄膜。利用X射线衍射（XRD）和超导量子干涉仪（SQUID）研究了溅射时间对薄膜的生长及磁性性能的影响。结果表明薄膜样品明显沿γ′-Fe4N（111）晶面择优取向进行生长,其（111）晶面平行于样品的膜面。随溅射时间的增加,薄膜样品的晶粒尺寸没有明显的变化,薄膜厚度和矫顽力随溅射时间的增加而显著增大。     

LiSiPON固态薄膜电解质的结构和性能分析

以Li3PO4和Si3N4为靶材,利用离子束辅助沉积N离子流轰击法制备非晶结构的固态电解质LiSiPON薄膜.实验中,通过控制N2气和Ar气的流量比,调节薄膜的含氮量.利用X线衍射、X线能量色散谱仪和X线光电子能谱仪研究薄膜的结构和组织成分的变化,并通过电化学阻抗测试仪获得薄膜的离子电导率,研究不同氮氩比对LiSiPON薄膜结构、组成和电学性质的影响.结果表明:N2和Ar流量比为1∶1时,薄膜含氮量最高,离子电导率达到最大值,在室温时电解质薄膜的离子电导可达6.8×10-6S/cm,是一种有潜力应用于全固态薄膜锂离子电池的电解质材料.     

无氢类金刚石膜的光致发光特性研究

使用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了系列无氢类金刚石（DLC）薄膜,测量了样品的Raman光谱、光吸收和光致发光,研究了光致发光与制备条件的依赖关系。结果表明,这种薄膜是有少量sp^2键和sp^2键组成的非晶碳膜。薄膜的光学带隙在1．68～2.46eV,发光在可见光区呈宽带结构。沉积温度对类金刚石薄膜的结构和发光性质有较大影响。当沉积温度从室温升高至400℃时,sp^2团簇的长大使C原子的有序度增强,从而导致薄膜的光学带隙变窄,发光峰红移且半高宽变小。     

微波CVD法合成金刚石薄膜的生长规律

用微波等离子化学气相沉积方法（ＣＶＤ片）用丙酮－氢气混合气体作为原料,在单晶硅的（１１１）面和人造单晶金刚石的（１００）面上,生长出了优质金刚石薄膜,并对薄膜的生长规律进行了研究。     

射频溅射两步法制备立方氮化硼（c—BN）薄膜

用常规射频(RF)溅射系统，采用两步法在Si(111)衬底上制备出较高粘附性的立方氮化硼(c—BN)薄膜。沉积过程分为成核(第一步)和生长(第二步)两步，当由第一步变为第二步时，工作气体由Ar气变为Ar和N2的混合气体，衬底温度和偏压也降为较低的值。对不同生长阶段的薄膜进行了SEM、FTIR分析，对最后沉积的薄膜进行了XPS分析。结果表明：采用两步法在Si(111)衬底上沉积的c—BN薄膜内应力较之常规方法减小约11．3GPa，薄膜的B、N原子之比为1．01，c—BN的体积分数为88％，薄膜置于自然环境中6个月尚未有剥离现象。文中还讨论了c—BN薄膜的综合生长机制。     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

等离子体增强化学气相沉积法制备类 金刚石薄膜研究综述

类金刚石薄膜由于其独特的物理化学特性,使得该薄膜在光学、电学、机械、医学、航空航天等领域得到了广泛应用。等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)制备类金刚石是近几十年兴起的新的制备类金刚石薄膜的方法,因其对沉积温度要求低,对基底友好,同时还具有沉积速率快和无转移生长的优势,获得了越来越多的研究者关注。详细介绍了类金刚石薄膜优异的特性,阐述了在等离子化学气相沉积条件下,不同沉积条件对沉积类金刚石薄膜结构特性的影响。衬底的选择直接影响着沉积类金刚石薄膜的性能,不同的衬底直接决定着生成类金刚石结构中sp³相的数量和质量;沉积参数是最为常见的控制条件,对沉积薄膜的总体效果影响也是最大的,改变沉积参数,沉积薄膜的表面将会变得更加光滑致密;常用的掺杂元素是硅和氮,掺杂元素的引入往往是为了降低沉积薄膜的内应力,提高与衬底间的结合力,延长使用寿命等;由于很难直接在金属上沉积类金刚石薄膜,所以常通过制备复合层来改善沉积效果。最后对类金刚石薄膜的发展以及今后研究方向进行了展望。     

不同N/C比纳米碳氮膜对多壁碳纳米管抗凝血性能的影响

为改善多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)材料的抗凝血性能,采用离子束辅助沉积(ion beam assisted deposition,IBAD)技术,在MWCNTs表面沉积不同N/C比的纳米碳氮(CNx)薄膜.利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy analysis,XPS)、接触角测试、血小板黏附测试和动态凝血时间测试等方法研究了该材料结构特征、生物相容性与制备工艺参数之间的关系.SEM结果显示覆盖CNx薄膜的MWCNTs的表面形貌更加平整.XPS结果表明:沉积CNx薄膜的MWCNTs中,N/C比分别为0.20、0.21和0.27,其中N和C两元素之间以sp2和sp3两种杂化方式结合.血液实验结果表明:随着亲水性的增强和N/C比率的增高,沉积CNx薄膜的MWCNTs显示出较好的抗凝血性,其血小板黏附率低,在材料表面团聚少,凝血时间长.     

溅射时间对脉冲激光沉积制备β-FeSi2薄膜的影响

本文基于脉冲激光沉积 (PLD)方法及热退火处理方式,利用输出波长为1064 nm的Nd:YAG脉冲激光器在P型Si (100) 衬底上生长了均匀的单相 β-FeSi₂薄膜。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)分析技术,研究了β-FeSi₂薄膜的结构、组分、结晶质量和表面形貌。结果发现,在其他相同沉积条件下,随着溅射时间的增加,薄膜晶化程度、颗粒大小和形状、表面粗糙度都发生规律性变化,通过分析比较得出,在本实验条件下溅射时间为40 min制备的 β-FeSi₂薄膜结晶质量较好。     

衬底对沉积类金刚石薄膜结构和摩擦学性能的影响

利用直流-射频等离子化学气相沉积技术在玻璃、硅和钢表面沉积得到了薄膜,并用拉曼光谱和原子力对薄膜的结构和形貌进行了表征,用静动摩擦实验机对薄膜的摩擦学性能进行了测试．结果表明：沉积在硅和钢表面的薄膜具有典型类金刚石薄膜的特征,而沉积在玻璃表面的薄膜呈现类聚合物结构的特征,且沉积在玻璃表面的薄膜具有比较粗糙的表面,而沉积在硅表面的薄膜则比较光滑致密．摩擦学实验表明,沉积在硅表面的薄膜具有良好的摩擦学性能．     

非晶碳氮薄膜的X射线光电子能谱研究

采用空心阴极等离子体化学气相沉积法,在甲烷一氨气、氢气混合气体体系下,制备出了非晶碳氮薄膜。利用原子力显微镜（AFM）及X射线光电子能谱（XPS）对薄膜的表面形貌、成分及微观结构进行了测试和表征。结果表明,薄膜的表面光滑、致密,均方根粗糙度小于0．5nm;薄膜中的氮含量随NH3（H2）流速的增加呈现降低的趋势,sp^2C—N及sp^3C—N键含量均随氮含量的增加而增加。     

类金刚石薄膜的拉曼光谱研究

采用直流磁控溅射的方法在不同工艺参数(气压和功率)下制备出不同性质的类金刚石(DLC)薄膜,并利用拉曼光谱对其进行表征.实验结果表明工作气压对DLC薄膜性质的影响非常显著,而溅射功率对其的影响较小.功率在100 W下制备的DLC薄膜,I(D)/I(G)值从1.4减小到0.7随着气压从0.3 Pa增加到3 Pa;气压在0.3 Pa下制备的DLC薄膜,I(D)/I(G)值随着功率从30 W增加到300 W只有略微的增加.这是因为气压的升高会增加溅射出来的碳粒子与气体之间的碰撞次数,经过多次的碰撞会随碳粒子的尺寸进一步减小,从而得到更为无序的DLC薄膜;而功率影响的主要是溅射率,对DLC薄膜的溅射过程影响很小.DLC薄膜的I(D)/I(G)值随着薄膜厚度的增加先减小后增加,这是受基底界面和基底温度共同影响所导致的.     

PbTe薄膜磁控溅射生长及其微结构研究

利用磁控溅射法在BaF2（111）单晶衬底上生长了PhTe薄膜,通过原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外透射谱（FTIR）表征了溅射PbTe/BaF2（111）薄膜的微结构和光学特性．测量结果显示：溅射生长的PbTe／BaF2（111）薄膜表面由规则金字塔形岛和三角形坑组成的纳米颗粒构成,且薄膜沿〈111〉取向择优生长,其晶粒大小与表面纳米颗粒大小接近．室温下傅里叶红外透射谱及其理论模拟表明溅射生长的PbTe薄膜光学吸收带隙（Eg=0．351eV）出现蓝移,与PbTe纳米晶粒的尺寸效应有关．     

射频PECVD方法生长含氢非晶碳膜的结构及摩擦学性能

利用射频等离子体增强化学气相沉积技术在不锈钢表面制备了含氢非晶碳膜.采用Raman光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在栓盘摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能.结果表明:所制备的含氢非晶碳膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;薄膜与不锈钢球对磨时显示出良好的抗磨减摩性能;薄膜的抗磨减摩性能同对磨件表面上形成的转移膜以及摩擦过程中薄膜结构的石墨化相关.     

V掺杂对类金刚石薄膜性能的影响

通过磁控溅射的方法,使用石墨靶、V靶复合拼接靶,以氩气作为辅助气体,成功制备了不同原子分数的V掺杂类金刚石薄膜。采用拉曼光谱仪、电子探针X射线显微分析仪、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、薄膜应力仪、往复摩擦磨损试验机等设备研究了V掺杂对类金刚石薄膜微观结构、力学性能、摩擦学性能的影响。结果表明,V掺杂提高了类金刚石薄膜的力学性能,当薄膜中V的原子分数为54.28%时,薄膜的硬度和弹性模量分别为14.1 GPa和147.6 GPa。掺杂V后,薄膜中生成了V₂O₅,降低了薄膜的耐磨性能。这主要是因为V促进了sp³杂化C数量的增加,并且在摩擦过程中,薄膜中的sp³杂化C的数量进一步增加,导致其硬度升高,耐磨性能下降。