磁控溅射法生长ZnO薄膜的结构和表面形貌特性

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)和玻璃基片上制备ZnO薄膜.研究衬底温度和基片类型对薄膜结构、表面形貌的影响.结果显示,所有ZnO薄膜沿c轴择优生长,同种基片类型上生长的薄膜,随着衬底温度升高,(002)衍射峰强度和表面粗糙度增高;相同衬底温度下生长的ZnO薄膜,Si基片上制备的薄膜(002)衍射峰强度和表面粗糙度小于玻璃片上的.基片类型影响薄膜应力状态,玻璃片上制备的ZnO薄膜处于张应变状态,Si基片上的薄膜处于压应变状态;对于同种基片类型上生长的ZnO薄膜,衬底温度升高,应力减小.Si衬底上、300℃下沉积的薄膜颗粒尺寸分布呈正态.     

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.     

射频磁控溅射透明ZnO薄膜的退火性质分析

采用射频(RF)磁控溅射法在玻璃衬底上制备了c轴择优取向的ZnO薄膜。对所制备的ZnO薄膜在空气气氛中进行不同温度(350~600℃)的退火处理。利用XRD研究退火对ZnO薄膜晶体性能和应力状态的影响;用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌;用分光光谱仪测试薄膜的透光率。研究表明,随退火温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰强度不断增强,半高宽逐渐减小;ZnO薄膜中沿c轴方向存在着的张应力在500℃退火时得到松弛;退火处理后薄膜的平均透光率变化不大,但透射光谱出现了“红移”现象。     

利用不同沉积温度和衬底控制压电/压磁异质结的磁电耦合系数

以生长在不同电极衬底:MgO,c-sapphire,a-sapphire,Si上的钙钛矿PbTiO3(PTO)/Terfenol-D压电/压磁异质结为例,利用唯象热力学理论研究了热应力对压电/压磁异质结磁电耦合效应的影响.计算结果表明,铁电薄膜内的热应力强烈依赖于薄膜沉积温度与衬底、薄膜之间热膨胀系数的差异,而热应力又显著影响磁电耦合性能.对于热膨胀系数大于薄膜材料的衬底,如MgO,铁电薄膜内的热应力为压应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数增强;对于热膨胀系数小于薄膜材料衬底,如c-sapphire,a-sapphire,Si,铁电薄膜内热应力为拉应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数减小.研究提出了通过改变沉积温度以及选择合适衬底来调控压电/压磁异质结磁电耦合效应的新思路,为工程上增强压电/压磁异质结磁电耦合性能提供了新的途径.     

退火条件对氧化钒薄膜微观结构的影响

采用直流对向靶磁控溅射的方法在SiO2／Si衬底上制备了具有（001）择优取向的V2O5薄膜，利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和四探针测试方法对退火前后薄膜的表面形貌、物相组分和电阻温度系数进行了测量．结果表明：200℃衬底温度下溅射得到的薄膜为多晶V2O5，膜表面颗粒呈细长针状，经700℃、1h退火后，薄膜中VO2相成分增多，颗粒变为长方形柱状；退火后薄膜的电阻温度系数达到-3.2％／K，与薄膜的微结构和物相组分有很大关系：3h退火后．得到高纯度的V2O5薄膜．     

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。     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的研究

基于化学浴沉积法,采用硫酸锌、硫脲、水合肼和氨水混合溶液于适当温度下在玻璃衬底上沉积得到表面均匀的ZnS薄膜.对在不同沉积时间以及退火时间下得到的ZnS薄膜运用X射线衍射法观测其晶型结构,发现较长的沉积时间(5 h)和退火时间(3 h)制得的薄膜结晶度好,且检测出为闪锌矿晶型.并对其透光性能做了检测,发现pH值对透光度有显著影响.     

衬底温度对共溅射法制备BaSi_2薄膜的影响

研究衬底温度对采用Ba靶和Si靶共溅射制备BaSi_2薄膜的影响.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对在不同衬底温度条件下制备的薄膜的微观结构组分和表面形貌进行表征与分析.结果表明,衬底温度在500℃以下时Ba和Si共沉积在Si(111)衬底上生成的为非晶,结合后续的真空退火生成BaSi_2多晶薄膜.衬底温度是制备优质BaSi_2薄膜的关键因素,衬底温度高于600℃时,共溅射法能够直接生成BaSi_2薄膜.     

ITO薄膜的微结构及其分形表征

采用直流磁控溅射法制备氧化铟锡（ITO）薄膜,用XRD、TEM和分形理论测试和分析了不同退火时间ITO薄膜的微结构。XRD分析表明：退火时间持续增加,薄膜的晶格常数先减小后略有增大,这是薄膜中Sn~（4＋）取代Sn~（2＋）导致晶格常数减小和压应力不断释放导致晶格常数增大共同作用的结果。分形研究表明：分形维数随退火时间的延长先减小后增大,说明薄膜中平均晶粒尺寸先减小后增大,与XRD的研究结果一致。     

锆钛酸钡钙铁电薄膜的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法,在Pt/TiO_2/SiO_2/Si衬底上制备出无铅钙钛矿结构薄膜Ba_(0.8)Ca_(0.2)-Zr_(0.05)Ti_(0.95)O_3。溶胶液旋涂后进行前烘时,温度由室温缓慢上升至200℃有利于得到表面较为平整的薄膜。通过XRD、铁电测试仪和AFM对薄膜微观结构及电学性能进行表征,研究退火温度、退火时间等退火工艺对薄膜晶体结构与电学性能的影响。实验结果表明在退火温度和退火时间分别为700℃、11 min时,得到具有饱和极化值、剩余极化值分别为19.6μC/cm~2和5.6μC/cm~2的BCZT钙钛矿结构铁电薄膜。     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

基底偏压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si（0.008～0.02 Ω·m）基底上沉积了氮化 硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构均为六角BN（h-BN）相. 在超高真空系统中 测量了BN薄膜的场发射特性, 发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压关系很大, 阈值电场随基 底偏压的增加先增加后减小. 基底偏压为-140 V时BN薄膜样品场发射特性要好于其他样品, 阈值电场低于8 V/μm. F~N曲线表明, 在外加电场的作用下, 电子隧穿BN薄膜表面势垒发射 到真空.     

BCN薄膜的硬度和剩余应力的研究

类金刚石结构的立方“BCN”材料由于兼有金刚石和立方氮化硼超硬、低摩擦的优点, 如有低摩抗磨、高的热稳定性和化学稳定性,并克服了它们的缺点,因而BCN薄膜材料被作为耐磨保护层,在电学、光学方面的性能也得到广泛应用。应用反应磁控溅射法将高质量的BCN 薄膜沉淀在硅基底上,通过用微压痕测量和弯曲技术研究了他们硬度和剩余应力,发现施于薄膜沉淀物上的偏压对其硬度和剩余应力均有重要影响。     

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。     

Nd掺杂ZnO薄膜的制备及室温光致发光研究

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO结构,薄膜为纳米多晶结构.随Nd掺杂量的增加颗粒减小,表面粗糙,起伏较大.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395 nm的强紫光峰和495 nm的弱绿光峰,Nd掺杂量和氧分压对PL谱发射峰强度产生了一定影响.     

Micro-friction of diazoresin/polyacrylic acid self-assembly films in water with atomic force microscopy

Ultrathin films composed of diazoresin（DR）and polyacrylic acid（PAA）were fabricated.The surface morphology of the films in water was measured using an atomic force microscopy（AFM）.The self-assembly technique makes the surface rather flat and uniform.The friction force and its dependence on the velocity differ from the surface charge of the thin films.The friction force of repulsive DR/PAA film increases linearly with velocity and has lower values than that of attractive DR film over the full range of velocity.As the velocity increases,the attractive friction of DR film first decreases to a minimum at a velocity of 2 line/s and then increases all the way.When the surface is repulsive to the friction substrate,the friction of thin films that is determined by hydrated lubrication of polymer chains that is ultralubricated;when it is adhesive to the friction substrate,the friction is mainly contributed from the elastic deformation of adsorbed polymer chains in the low velocity region and from viscous sliding in the presence of hydrated-layer lubrication of the polymer chains in the higher velocity region.     

磁控溅射法制备Half-Heusler化合物半导体TiCoSb薄膜

设计一种特别的TiCoSb复合靶材, 通过调节各元素在复合靶材上所占面积的大小, 可以方便地调节薄膜的成分. 采用这种靶材, 利用直流磁控溅射和快速退火成功制备单一物相的多晶TiCoSb薄膜; 采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)分析TiCoSb薄膜的结构和表面形貌; 利用Hall测试仪初步研究薄膜的电学性质. 结果表明, 所制备的TiCoSb薄膜对石英玻璃衬底具有良好的粘附力, 薄膜均匀致密. 经600 ºC, 5 min退火的TiCoSb薄膜的结晶质量较好, 薄膜的室温电导率为13.7 S/cm.     

摩擦副表面物化特性对纳米级膜厚的影响

为研究固体表面物理化学特性对 nm级润滑膜厚度的影响 ,以铝、铬、钛和二氧化钛作为基体表面材料 ,采用NGY- 2型 nm级膜厚测量仪 ,对 136 0 4标准粘度液、添加有10 %十六酸乙酯的 136 0 4溶液和液体石蜡的膜厚进行了测量 ,并利用 Fourier红外分析仪对润滑剂在实验前后的成分变化进行了检测。红外光谱数据表明 ,不同基体下 ,润滑剂在实验前后的化学成分没有发生变化。膜厚测量结果发现 ,基体的表面物理化学性质对润滑膜厚度有较大影响 ,对基体Al,Cr,Ti,Ti O2 ,弹流润滑向薄膜润滑的转变的临界膜厚按基体表面能增大的顺序依次增大。该研究为处于薄膜润滑状态的润滑系统摩擦副的设计提供了理论基础     

Ni在Ni(100)面的薄膜生长的蒙特卡罗模拟

采用晶格动力学蒙特卡罗(KLMC)方法模拟Ni在Ni(100)面的薄膜生长,对原子的沉积、吸附、扩散、成核、生长等微观过程采用了合理的模型,研究基板温度和沉积速率对薄膜的生长形貌和表面粗糙度的影响.模拟结果表明:沉积在基板上的原子逐步由各个离散型变成紧致型的近四方形的岛,并由二维向三维岛转变,最后连接成膜;基板温度越高,沉积速率越低,生成的薄膜越平整,粗糙度越小;沉积速率一定,表面粗糙度随着基板温度的增加而减小,当基板温度达到一定值时粗糙度降为零.     

利用Monte Carlo算法对薄膜生长过程的计算机模拟

用Monte Carlo方法以Cu为例对薄膜生长过程进行计算机模拟．不仅对原子的吸附、迁移及脱附3种过程采用更为合理的模型，还考虑这些过程发生时对近邻原子的连带效应．在合理选择原子间相互作用势计算方法的基础上．改进了原子迁移激活能的计算方法．计算了表征薄膜生长表面形貌的表面粗糙度和表征薄膜内部晶格完整性的相对密度．结果表明，在一定的原子入射率下，表面粗糙度和相对密度的变化存在一个临界温度．随着衬底温度的升高．表面粗糙度减小，膜的相对密度增大．当达到临界温度时，粗糙度随衬底温度的升高开始增大，而相对密度趋于饱和．临界温度随原子入射率的增大而增大，不同温度下原子入射率对粗糙度的影响不同，在较低温度时粗糙度随入射率的增加而增加，在较高温度时粗糙度随入射率增大而减小．同时发现．随入射率的增大或薄膜厚度的增加，相对密度均逐渐减小。