V型沟槽Si衬底上SrTiO_3薄膜制备

在单晶Si(100)衬底以及经过改型处理的侧壁为Si(110)"V"型沟槽衬底上,分别采用液相沉积(LPD)和射频磁控溅射法(RF magnetron sputtering)制备了SrTiO3(STO)薄膜.通过对沉积溶液的温度、衬底的表面处理方法、衬底的放置方式以及热处理工艺的优化,研究了利用LPD法制备具有较为致密均匀的STO薄膜的条件;通过对溅射功率、溅射气压、衬底温度以及退火温度等具体参数的优化,研究了利用射频磁控溅射法在较低的衬底温度下制备具有一定取向的STO薄膜的条件.结果表明,射频磁控溅射法制备的STO薄膜在结晶状态、择优取向和表面形貌优于液相沉积.     

溅射气压对ZnO薄膜的影响

采用射频磁控溅射的方法,通过改变溅射气压,在玻璃衬底上沉积出具有C轴择优取向的ZnO薄膜。用X射线衍射仪（xRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对不同溅射气压下ZnO薄膜的结构、断面和表面形貌进行研究分析。结果表明,随着溅射气压的降低,ZnO薄膜的（002）取向增强,薄膜的厚度增加,沉积速率加快,氧化锌薄膜的沉积速率从4nm／min升高到21nm／min。在溅射压强为2．5Pa时制备的ZnO薄膜粗糙度最小,大小为5．45nm。     

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。     

磁控溅射参数对钛酸锶钡薄膜生长及介电性能的影响

在Pt/Ti/SiO2/Si(110)衬底上利用射频磁控溅射法制备了Ba1-xSrxTiO3(BST)薄膜.基于薄膜的形核理论,研究了成膜时间、衬底温度、溅射功率、溅射气压、氧氩比、退火热处理等参数对薄膜的表面形貌和介电性能的影响.结果表明:在其他溅射参数一定的条件下,薄膜的厚度随溅射时间成指数关系增长;在退火温度600℃下热处理20min薄膜完全晶化;调节衬底温度、溅射功率、溅射气压等参数有助于制备出表面致密、晶粒大小均匀、具有高介电常数和低损耗的BST薄膜.     

衬底温度对铝掺杂氧化锌薄膜生长及其微结构性能的影响

以铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)陶瓷靶作为溅射材料,采用RF磁控溅射技术,在玻璃衬底上制备了Zn O:Al半导体薄膜,通过X射线衍射(XRD)测试研究了衬底温度对Zn O:Al薄膜生长特性及其微结构性能的影响.研究表明:衬底温度对薄膜生长和微结构均具有明显的影响;随着衬底温度的升高,薄膜(002)晶面取向度和平均晶粒尺寸表现为先增大后减小的变化趋势,而半高宽、微应变和位错密度则呈现出先减小后增大的变化趋势.当衬底温度为650 K时,Zn O:Al薄膜具有最高的(002)晶面取向度、最大的晶粒尺寸、最窄的半高宽、最低的微应变、最小的位错密度,其结晶性能和微结构性能最佳.     

溅射功率对 ZnO ∶Mn 薄膜结构、应力和光电性能的影响

利用直流磁控溅射法,在玻璃衬底上制备掺锰氧化锌（ZnO ∶Mn）透明导电薄膜．研究了溅射功率对薄膜结构、力学性能和光电性能的影响．功率对薄膜应力影响不是很大,且应力均为负值,表现为压应力．溅射功率通过改变晶粒尺寸和结晶程度而影响薄膜的导电性能：当溅射功率为135 W 时,薄膜的电阻率具有最小值为1．10×10－2Ω·cm．实验表明,功率是影响 ZnO ∶Mn 薄膜性能的一个重要参量．     

温度补偿对氮化铝(AlN)薄膜择优取向的影响

氮化铝(AlN)薄膜不同的择优取向直接影响其压电性和声波传递速度.本文通过改变衬底补偿温度对AlN薄膜的择优取向进行了研究.在正常实验溅射完成后继续通入氮气对衬底进行温度补偿.应用XRD和AFM对氮化铝薄膜的取向性和表面形貌进行表征分析,结果表明本实验制备出了较好的(002)面和(100)面取向的AlN薄膜,而且薄膜沉积均匀,比较致密.     

衬底对直流磁控溅射制备TiO2薄膜结构和形貌的影响

在气压为1Pa和2Pa的情况下,文章采用直流磁控溅射法分别在Si(100)、Al2O3陶瓷、普通载玻片3种衬底上生长TiO2薄膜;利用原子力显微镜对TiO2薄膜的表面形貌进行观察,研究了压强及衬底对薄膜表面形貌的影响。并研究表明,在Si(100)衬底上生长的TiO2薄膜,气压为2Pa时比1Pa时表面粗糙度要大;在相同溅射气压下,Si(100)衬底上得到的TiO2薄膜质量明显优于Al2O3陶瓷和普通载玻片衬底上的。     

磁控溅射参数对SrTiO_3基片上沉积YIG薄膜微观结构和磁性能的影响

采用射频磁控溅射法在SrTiO_3衬底上制备YIG薄膜,基于薄膜的成核理论研究溅射参数对薄膜结晶性、表面形貌和磁性的影响。结果表明,在其他溅射参数不变的情况下,薄膜的厚度随溅射时间成正比增长;在衬底温度为500℃、溅射气压为1Pa时,YIG薄膜表面较致密,晶粒大小均匀;沉积薄膜的化学组分受氧分压的影响较大,与靶材成分相比有一定偏差。溅射气体为纯氩气时,YIG薄膜的化学组分与靶材化学计量比接近,制备的YIG薄膜中存在一定量的Fe2+和氧空位;当退火温度为750℃时,在氧气中热处理40 min,形成纯的YIG相,饱和磁化强度为134emu/cm3。     

单靶溅射法制备CIS薄膜

 通过单靶一步溅射再退火的方法,在钠钙玻璃及镀钼玻璃衬底上制备了铜铟硒(CIS)薄膜。通过优化工艺参数,获得了结晶性良好的CIS 薄膜,分析了溅射沉积薄膜时衬底温度及不同退火温度对薄膜结晶性的影响。研究发现,衬底温度为150℃时,退火获得的CIS 薄膜结晶性最好;不同的退火温度对Mo 衬底上的CIS 薄膜结晶性影响不大。结果表明,靶材的致密度对CIS 薄膜性能有较大的影响,说明一步法制备CIS 薄膜对靶材有较高的质量要求。     

温度补偿对氮化铝(AIN)薄膜择优取向的影响

氮化铝(AIN)薄膜不同的择优取向直接影响其压电性和声波传递速度.本文通过改变衬底补偿温度对AIN薄膜的择优取向进行了研究.在正常实验溅射完成后继续通入氮气对衬底进行温度补偿.应用XRD和AFM对氮化铝薄膜的取向性和表面形貌进行表征分析,结果表明本实验制备出了较好的(002)面和(100)面取向的A1N薄膜,而且薄膜沉积均匀,比较致密.     

不同n（Zr）／m（Ti）及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr)/m(Ti）配比为30／70、53／47、70／30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式，在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜，比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况，所需的热处理温度及铁电特性，研究表明：靶材的配比造近30／70时较容易获得钙钛矿结构；用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度；用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性。     

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．     

集成铁电器件用LaNiO3薄膜电极的结构与电学性能

采用化学溶液沉积法在(100)Si,SiO2/Si,(100)Al2O3,(100)MgO,(100)SrTiO3(STO),(100)ZrO2等衬底上制备了LaNiO3(LNO)薄膜,研究了热处理温度对薄膜结构和电性能的影响.结果显示,衬底种类影响LNO薄膜的结晶,其中STO衬底上的LNO薄膜呈高a轴择优取向成长,且其电阻率最低,为0.87 mΩ.cm.而对于Si衬底上的LNO薄膜,随着热处理温度升高,晶粒尺寸增大,电阻率降低,在750℃时电阻率达到最低值(1.52 mΩ.cm),其后热处理温度的升高导致杂相的形成,电阻率反而上升.扫描电镜观察证实这些LNO薄膜光滑、致密、均匀且无裂纹.结果表明,制得的LNO薄膜可用作集成铁电薄膜器件的底电极.     

衬底偏压对ZnO：Zr薄膜结构及光电性能的影响

以Zn：Zr（Zr片贴在金属Zn靶上面）为溅射靶材,利用直流反应磁控溅射法在Ar／O_2混合气氛中制备Zr掺杂ZnO（ZnO：Zr）薄膜．在制备ZnO：Zr薄膜时,衬底偏压在0～60V之间变化．研究结果表明,衬底偏压对薄膜的结构、光学及电学性能有很大影响．当衬底偏压从0增大到60V时,薄膜的平均光学透过率和平均折射率都单调增大,而薄膜的晶粒尺寸先增大后减小．ZnO：Zr薄膜电阻率的变化规律与晶粒尺寸相反．     

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。     

衬底偏压对磁溅射生长氮化碳薄膜的影响

采用非平衡磁溅射方法，在不同衬底偏压条件下，在Ｓｉ（００１）衬底上制备出氮化碳薄膜．实验发现，氮化碳薄膜的沉积率取决于衬底偏压．通过对红外、电子能量损失谱的测试分析发现，衬底偏压对氮化碳薄膜中原子间的键合情况也有一定的影响．     

溅射时间对掺镓氧化锌透明导电薄膜特性的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积掺镓氧化锌（GZO）透明导电薄膜,通过X射线衍射仪（XRD）、分光光度计和四探针仪等测试分析,研究了溅射时间对薄膜的晶体结构、光学和电学性能的影响.结果表明：GZO薄膜的性能与溅射时间密切相关.所制备的GZO薄膜均具有良好的c轴择优取向,可见光波段的平均透过率均高于87.97%;溅射时间越长,薄膜厚度越大,相应的晶粒尺寸减小,同时衍射峰强度呈现出先增大再减小的变化趋势,当溅射时间为25 min时,GZO薄膜的衍射峰强度最大,对应的电阻率最小（1.05×10-3Ω.cm）.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

不同m(Zr)/m(Ti)及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr)/m(Ti)配比为30/70、53/47、70/30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式,在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜.比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况,所需的热处理温度及铁电特性.研究表明:靶材的配比靠近30/70时较容易获得钙钛矿结构;用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度;用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性.