C^＋离子注入与CoSi2薄膜就力的研究

根据改进的Thomas-Fermi-Dirac模型，分析了CoSi2薄膜中本征应力的起源，证明了基体与薄膜的原子表面电子密度差是薄膜本征应力的来源。实验在Si(100）基体注入碳离子（C^ ），然后沉积钴（Co）薄膜，再进行快速退火（Rapid Thermal Annealing，简称RTA）形成二硅化钴（CoSi2）薄膜，发现薄膜中的应力随C^ 离子注入剂量的增加而减少，理论计算了由C^ 离子注入引起的应力减小的数值，并与实验结果进行了比较。     

CoSi2薄膜内应力的微观机制研究

通过晶体价键理论与电子密度理论的结合,推算出CoSi2的表面电子密度,从理论上分析了p型Si衬底的掺杂浓度对CoSi2薄膜内应力的影响,并从实验上给予了验证.     

CoSi2薄膜内应力的微观机制研究

通过晶体价键理论与电子密度理论的结合，推算出CoSi2的表面电子密度，从理论上分析了p型Si衬底的掺杂浓度对CoSi2薄膜内应力的影响，并从实验上给予了验证。     

本征缺陷对ZnO:(In,N)薄膜p型导电的影响

采用射频磁控溅射和离子注入技术,在石英玻璃衬底上制备了In-N共掺ZnO薄膜[ZnO:(In,N)].通过优化退火工艺,成功实现了可重复的p型ZnO:(In,N)薄膜,其空穴浓度约为10~(16)cm~(-3),并观察到薄膜随退火产生n→p→n电学转变现象.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)和光致发光谱(PL)等测试手段,研究了掺杂杂质和本征缺陷对薄膜结构和p型导电的影响.发现相较于n型样品,p型ZnO中N相关受主缺陷浓度并不占优,但其本征施主缺陷锌间隙(Zn_i)含量较少,本征受主缺陷氧间隙(O_i)和锌空位(V_(Zn))相对较多.表明薄膜中除N相关受主缺陷(N_O,In_(Zn)-nN_O)对p型导电有贡献之外,本征缺陷(V_(Zn),O_i,Zn_i)对实现薄膜p型导电也有重要作用.因此,如何调控ZnO中本征缺陷是实现其p型转变以及获得稳定p-ZnO薄膜的重要手段.     

开路和短路电学边界外延铁电薄膜的畴结构及铁电性能

考虑基体对外延铁电薄膜内畴变的约束,采用应力函数方法求解外延铁电薄膜畴变时的本征应力,并结合相场法分析了不同电学边界条件下铁电薄膜的畴结构与极化强度.对短路电学边界下PbTiO_3外延铁电薄膜畴结构的计算表明,由a畴到a/c/a畴转变时的薄膜厚度与采用有限元方法模拟的结果十分接近.通过对开路电学边界下铁电薄膜畴结构的分析发现,由a畴到a/c/a畴转变时的薄膜厚度远大于短路条件下的转变厚度.基体约束引起的应力变化使得薄膜内畴结构出现a畴和a/c/a畴的分层.铁电薄膜的平均自发极化强度随厚度的增加而增加,从a畴向多畴转变后,极化强度有显著的增加.     

沉积速率对HfO_2薄膜应力和光学特性的影响

利用电子枪蒸镀法制备了HfO2薄膜,控制沉积速率分别为3.3/s、5.5/s和9.6/s.利用ZGYO干涉仪、UV3101-PC分光光度计、D/Max-ⅢA型X射线衍射仪和JSM-6700F冷场发射扫描电镜对样品进行了测试.结果表明:在本实验条件下制备的HfO2薄膜都是非晶态结构.样品的残余应力与本征应力变化趋势相同,都随沉积速率的加快先增后减,沉积速率为3.3/s时应力最小.不同沉积速率下制备样品的折射率都是正常色散,3.3/s沉积的样品色散较小并且有较好的表面平整度.这些结果为制备高性能HfO2薄膜提供参考.     

Ag~+注入对TiO_2薄膜光催化、抗菌和亲水性能的影响

为提高TiO2材料的光催化能力,采用匀胶法在载玻片上制备TiO2薄膜,通过离子注入技术在TiO2薄膜表面掺杂Ag+,离子注入时加速电压为40kV,注入剂量分别为5×1015、1×1016、3×1016、6×1016和1×1017ions/cm2.以甲基橙为降解物,研究了Ag+注入对TiO2薄膜紫外光作用下光催化效率的影响,并通过大肠杆菌在紫外光照射下的存活率考察了Ag/TiO2薄膜的抗菌效率.此外,利用接触角测量仪测量Ag/TiO2薄膜分别在避光和紫外光照射下水接触角的变化情况,研究了Ag+注入对TiO2薄膜亲水性的影响.实验结果表明:注入剂量为1×1016ions/cm2时,TiO2薄膜光催化效率最高,与未注入薄膜比较提高了约1.26倍.此外,适量的Ag+注入有利于TiO2薄膜抗菌效率的提高,并改善了薄膜的亲水性能,紫外光作用下,薄膜具有最佳抗菌性和亲水性时,Ag+的注入剂量为3×1016ions/cm2.     

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.     

磁过滤阴极真空弧法制备纳米nc—ZrCN／a—C：H（N）复合膜

采用磁过滤阴极真空弧法,以C2H2和N2混合气体为反应气体在单晶硅上沉积纳米nc-ZrCN/a-C:H(N)复合膜, 用X射线衍射(XRD)、扫描电镜的能谱仪(SEM-EDS)和X射线电子能谱(XPS)研究了薄膜的成分和结构.实验结果表明薄膜结构是由ZrCN晶粒镶嵌在无定形碳和碳氮化合物基体中;膜中的化合键主要以Zr-C, C=C(sp2)和C-C(sp3)形式存在;随着混合气体流量的增加,薄膜的锆原子分数减小,而N和C的原子分数逐渐增大.     

ZnS:Cu2+应力发光薄膜力学性能研究及应用

采用ZnS:Cu²⁺应力发光粉末与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合制备ZnS:Cu²⁺-PDMS应力发光薄膜。利用数字图像相关(DIC)方法对ZnS:Cu²⁺-PDMS应力发光薄膜进行轴向拉伸测试,获得其全场变形、应变分布信息,证实其具有良好的柔弹性形变性能。将ZnS:Cu²⁺-PDMS应力发光薄膜应用于混凝土断裂监测中。监测结果表明：ZnS:Cu²⁺-PDMS应力发光薄膜在混凝土裂缝扩展过程中发光效果明显,可以较好地实现混凝土断裂过程的可视化监测。     

N-In共掺p型ZnO薄膜的结构和电学特性研究

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备ZnO∶In薄膜,以N离子注入的方式进行N掺杂,通过优化退火条件成功实现了ZnO∶In-N薄膜的p型转变.研究发现:在590 C退火20 min获得性能良好的p-ZnO∶In-N薄膜,其空穴浓度、迁移率和电阻率分别为(1.01×1018) cm-3、3.40 cm2·V-1·s-1、1.81Ω· cm.结合XPS分析认为ZnO∶In-N实现p型导电正是由于In的掺入与受主N形成了有利于p型导电的受主Inzn-2No复合体.Hall跟踪测试发现p型导电会随时间变化而最终转变为n型导电,结合XPS和第一性原理计算认为薄膜中存在残余应力和(N2)o施主缺陷是p型不稳定的原因.     

CVD金刚石涂层硬质合金工具表面预处理新技术

研究了利用(KOH K3(Fe(CN)6) H2O和H2SO4 H2O2)两种溶液浸蚀硬质合金基体，分别选择性刻蚀WC和Co的表面预处理过程．在浸蚀过的硬质合金基体上，用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石薄膜涂层．结果表明，两步混合处理法不仅可以有效地去除硬质合金基体表面的钴，而且还显著粗化硬质合金基体表面，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力．     

离子注入YIG薄膜中的静磁表面波

对M_s(饱和磁化强度)及H_■(磁晶各向异性场)非恒定的YIG(钇铁石榴石)薄膜中的静磁表面波的传播进行了理论分析,运用能量变分法导出静磁波的频散特性,对离子注入YIG薄膜的延迟特性进行了理论计算,计算与实验结果相符合.     

V+离子注入制备可见光灵敏TiO2光催化薄膜

利用金属蒸汽真空弧(MEVVA)源离子注入机在溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜上注入V .薄膜表面的形态和结构分别用扫描电子显微镜(SEM)和X光衍射仪(XRD)进行了研究.通过紫外可见光漫反射谱仪(UV-Vis)测量了注入和退火后薄膜吸收光谱的扩展.在波长λ>400nm辐照下,甲基橙(MO)水溶液中的光催化实验证明,这种薄膜具备可见光波段的催化能力.这种催化效果在V 注量为1×1016 cm-2时最好.     

离子注入聚醚砜的射程分布和能量淀积

计算了15 keV N+和Ar+注入聚醚砜薄膜的射程分布和能量淀积分布,利用计算的结果说明了离子注入聚醚砜膜后,薄膜表面电导率增加(增加5个数量级)和光吸收率增加(最大吸收率从44%增加到82.5%)现象.     

Ni膜与Ti基体之间的界面结合能研究

报道了用断裂力学的三点弯曲实验测试Ni膜与Ti基体之间的膜基界面结合能G,并与剥离实验结果以及Miedema模型计算结果进行了对比.结果表明:断裂力学方法测得的界面结合能G随基体的表面粗糙度R a 值的增大而增大,而与薄膜厚度无关;断裂力学方法测得的本征界面结合能与Miedema模型计算结果一致,而与剥离实验结果有差距,但仍具有可比性.文中还讨论了用断裂力学三点弯曲实验方法测量膜基界面结合能的适用范围.     

Cr掺杂浓度对ZnO基稀磁半导体生长结构的影响

采用射频磁控溅射设备在本征抛光Si(100)衬底上沉积Cr掺杂ZnO薄膜,分析不同掺杂浓度对薄膜的生长结构的影响.分别用XRD、SEM和XRF来表征薄膜的晶相结构、表观形貌和掺杂浓度.实验结果表明,掺杂浓度为2.10%的Zn1-xCrxO薄膜,出现了更好C轴取向性,衍射峰半高宽较窄,样品表面平滑致密,晶粒较大为3.555 nm.     

新型碳纳米管复合薄膜材料的气敏性能

采用射频反应磁控溅射锡(Sn)靶和钨(W)靶的方法制备了SnO2/WO3/MWCNT复合薄膜材料和相应的气敏传感器,通过FSEM、XRD和XPS等方法分析了复合薄膜材料的横断面表面形貌、物相结构及表面化学组成,测试了该气敏传感器的灵敏度、选择性和响应恢复等气体敏感性能.实验结果表明:该复合薄膜气敏传感器具有较好的气敏性能,对NO2有较好的灵敏度,对其他干扰气体不敏感;SnO2/WO3/MWCNT薄膜中,W、Sn、C主要以W+6、Sn+4和C的形式存在.文中还对气敏响应机理进行了初步的分析与讨论.     

Co/GC离子注入修饰电极的制备及表征

用离子注入法在玻碳表面注入钴制备了钴离子注入修饰电极 (Co/GC) ,用X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱 (AES)等表面分析手段对Co/GC电极表面的元素组成和元素深度分布进行了表征 .在环丙氟哌酸 (CIF)溶液中 ,用线性扫描伏安法 (LSV)对Co/GC电极的催化活性进行了初步研究 .     

聚脂膜衬底上的类金刚石薄膜

X光电子能谱和硬度分析测试表明:利用MEVVA离子注入机在聚脂膜(PET)表面注入或沉积C,可形成类金刚石(DLC)薄膜.根据C1s XPS谱可直接计算出DLC中sp3键所占比例.沉积法生长的DLC中sp3键所占比例明显高于注入法.与衬底PET相比,表面薄膜硬度提高了1个量级,大大改善了PET的性质.对DLC膜中的碳氧化合物污染进行了讨论.