SiO_2/TiO_2超亲水膜的制备与性能研究

超亲水膜由于润湿角非常小,在光学领域有着广泛的应用.采用溶胶提拉法制备了一种SiO_2/TiO_2复合超亲水薄膜.研究了薄膜的制备工艺,并且对薄膜进行了紫外光照射和热处理,考察了处理后的薄膜润湿角的变化.结果表明,SiO_2/TiO_2复合超亲水薄膜具有非常低的润湿角,该薄膜热处理后超亲水性能增加,润湿角接近0°.     

热氮化SiO2膜的抗辐射特性

离子注入、电子束和离子束曝光以及电子束蒸发等技术已用于超大规模集成电路生产中.但是,这些新工艺引入了高能粒子辐射,给MOS集成电路的概介质带来了新的缺陷.因此,寻找抗辐射的栅介质是令人感兴趣的课题.近来,Ito等人提出,将SiO_2膜在无水氨气中加热处理一定时间,能直接转变为氮氧化硅,称为热氨化二氧化硅.它与热生长的SiO_2膜相比,具有较高的击穿电场强度和介电常数,较好的抗氧化能力和抗沾污性能.但是,对热氮化SiO_2膜的抗辐射特性的研究报道不多.仅Naiman等人作了一些研究.在他们的实验中,把10nm厚的热氮化SiO_2膜与50nm厚的SiO_2膜作了比较,这不能说明前者的抗辐射特性比后者的好.     

Co与掺杂Si固相反应形成CoSi2接触pn结及反应过程中As的行为研究

研究经扩散或离子注入掺B、P、As的硅表面上形成自对准CoSi_2薄膜接触和pn结技术.采用离子束溅射Co膜和Co/Si快速热处理(RTP)固相反应形成CoSi_2薄膜.在掺杂Si上形成CoSi_2薄膜以后,薄层电阻可下降一个数量级.对AS离子注入样品中,研究了不同硅片热处理工艺对As在Co/Si反应过程中再分布的影响.实验结果表明,对于CoSi_2形成之前杂质先经激活退火的硅样品,As在Co/Si固相反应过程中发生显著的“雪犁”效应,而在CoSi_2形成之前未经激活退火的样品,在杂质激活和Co/Si固相反应共退火过程中,As的行为则有明显不同.扩展电阻和电学测试表明,用这两种不同热处理工艺,在CoSi_2/Si界面处均可获得较高的载流子浓度,形成的CoSi_2接触pn结具有良好的二极管I-V特性,其反向漏电流明显小于对比实验的Al/Si接触pn结.     

离子束动态混合氮化钛薄膜生长及其组分和结构分析

用电子束蒸发沉积钛和40keV氮离子束轰击同时进行的动态混合方法制备了氮化钛薄膜.RBS组分分析结果表明,离子束动态混合制备的氮化钛薄膜中的氧含量比不用离子束轰击的显著减少,薄膜的组分与离子原子到达比关系不大,主要受长膜过程中吸附效应的影响.随着蒸发沉积速率的提高,膜中氮含量下降,提高样品温度可获得同样效果.采用TEM和XRD对薄膜的结构进行分析测定,发现离子束动态混合制备的氮化钛薄膜主要由面心立方结构的TiN相构成,晶体取向随离子原子到达比(N/Ti)的增加,由<111>择优取向变到无择优的随机取向,然后再转变到<200>择优取向,合成的氮化钛薄膜具有良好的抗磨损性能,划痕试验表明薄膜与基体间结合力极强,临界载荷达10-15kg.     

下电极TiN粗糙度对HZO薄膜铁电性的影响

传统钙钛矿铁电薄膜具有一系列优点的同时也具有较为明显的缺点，主要包括：与Si工艺兼容性较差、物理厚度较大、带隙宽度较小以及非环境友好等2011年新型掺杂HfO2铁电薄膜的出现，为解决上述一系列问题提供了新思路其中，因铁电性能显著及易于制备，HfO2 ZrO2固溶体（HZO）体系成了重要的研究热点之一与此同时，在充分考虑制备成本和可控沉积条件之后，研究者发现溅射技术是制备HZO薄膜较为有效的手段之一该文在利用溅射技术制备TiN/HZO/TiN（MFM）铁电电容结构的过程中发现：下电极TiN粗糙度对新型HfO2基MFM电容结构铁电性的产生具有重要影响；相较于磁控溅射技术而言，离子束溅射技术制备的下电极TiN具有更好的粗糙度，更有利于体系铁电性能的出现.     

初始形状对石墨烯基底上的铂金属纳米薄膜动力学演化过程影响的研究

金属薄膜在基底上的快速熔解成核,广泛应用于镀膜工艺、涂料、表面吸附以及自清洁材料方面.该文通过分子动力学的研究方法,模拟了不同形状的Pt金属薄膜在石墨烯基底上的分子动力学演化过程.探讨了形貌、厚度、温度等因素对金属Pt薄膜成核过程与液滴脱离基底时速度的影响.这对纳秒激光照射基底薄膜表面热解实验有理论指导意义.     

PbO2／MnO2半导体薄膜工艺与ESCA／AES研究

在PbO_2中掺MnO_2,用射频偏压溅射技术制成PbO_2/MnO_2半导体薄膜,有较好的高低温特性,用它首次制成了TLMM薄膜大容量电容器.用粉末溅射法制备了纯正化学状态的MnO_2膜,已用于光电倍增管的制造.用ESCA和AES技术监测工艺过程中薄膜组分含量及化学状态,从而调整了工艺参数与靶材比率.     

二维Bi_2Se_3薄膜的制备及光电性能研究

二维材料由于其优异的电学和光学性能使其在光电器件领域得到了广泛关注.Bi_2Se_3是一种基于强自旋轨道耦合作用形成的拓扑绝缘体,具有高热电系数,一个相互交错的Dirac表面态,且只存在一个Dirac点,是一种理想的拓扑绝缘体材料,有潜力成为室温低能耗的自旋电子器件.该文使用气相沉积法分别在SiO_2/Si基底和柔性PI基底上生长出了连续、高质量的Bi_2Se_3薄膜,在此基础上构建了Bi_2Se_3光电探测器,测试结果表明Bi_2Se_3薄膜材料具有优越的宽波段光谱响应性能,并在柔性PI基底上表现出优异的抗疲劳性能,在新一代柔性光电器件领域有着非常大的应用潜力.     

氩离子注入PET表面沉积Cu膜的界面特性

为了研究Ar离子注入对薄膜沉积的影响,使用2 keV的氩离子对PET进行表面注入,注入剂量为5×1011ions.cm-2,然后用离子溅射镀膜法,在PET表面均匀地沉积一层Cu膜,用台阶仪、俄歇探针、原子力显微镜等对其进行测试分析。结果表明,该合金膜的厚度为490 nm,膜表面平整,无缺陷。对该合金膜进行纳米划痕测试,得到临界载荷为8.5 mN。实验结果证明,Ar离子注入对薄膜性能有提高。     

铁元素掺杂TiO2纳米晶薄膜结构和光学性质研究

通过反胶束法制备掺铁（1%）的TiO2纳米溶胶,用浸渍提拉法在洁净的玻璃基底上形成不同条件下铁掺杂的TiO2（Fe-TiO2）纳米薄膜,分别在500℃和700℃温度下对陈化干燥的铁掺杂的TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径和不同堆积的铁掺杂TiO2纳米晶体.将不同制备条件下得到的（Fe-TiO2）纳米膜进行UV-可见光谱、SEM图像进行研究.实验表明：经过700℃热处理的铁掺杂的TiO2纳米晶粒比500℃铁掺杂的TiO2纳米晶粒大,且薄膜不同涂覆次数对TiO2纳米晶粒的大小与堆积均产生一定的影响;随着膜涂覆层数的增加,掺Fe-TiO2纳米薄膜的紫外可见吸收光谱出现明显红移,吸光度也大大增加。     

韧性薄膜/韧性基底体系弹性模量表征的新方法

使用有限元方法(FEM)分析了应变硬化的韧性薄膜/基底体系的锥形压痕过程.通过改变压入深度与薄膜厚度比,从0.01变化到0.85,得到了不同膜/基体系的力学响应,从而建立了压入深度、薄膜厚度和薄膜/基底弹性模量之间的无量纲关系.选取镍薄膜/低碳钢基底进行了纳米压痕试验,根据得到的无量纲关系,计算出了镍膜的弹性模量.同时与Sakai方法[1]得到的结果进行了比较,发现两者之间很吻合,证明该方法切实可行.     

PZT铁电薄膜的离子束刻蚀表面形貌研究

采用Sol-Gel(溶胶-凝胶)法在Pt/Ti/SiO_2/Si基片上制备了约200 nm厚的PZT(锆钛酸铅)铁电薄膜,然后用氩离子束对PZT薄膜进行刻蚀.研究了不同的离子束刻蚀工艺参数(如离子束入射角θ、屏级电压U_s和氩气流量F_(Ar))对PZT薄膜刻蚀速率及表面粗糙度的影响.采用原子力显微镜(AFM)对PZT薄膜的表面微观形貌和表面粗糙度值R_q(均方根值)和R_a(算术平均值)进行测试和分析,通过探针式表面轮廓分析仪测量刻蚀深度d并计算出刻蚀速率V_(etc).结果表明:刻蚀速率V_(etc)严重依赖于离子束入射角θ,在0～75°的θ范围内呈类抛物线关系;当θ为45°时,刻蚀速率达到最大值.随着F_(Ar)和U_s的增加,V_(etc)与两者分别呈成正相关关系,且越来越大.表面粗糙度值R_q和R_a随F_(Ar)和θ的改变而变化,在7 sccm、45°时会有最优值出现;而随屏级电压U_s的增加,在800 V处表面粗糙度值最低.     

富Ti—TiNi薄膜的热循环效应

采用电阻法研究溅射ＴｉＮｉ薄膜的热处理效应。实验结果表明，溅射ＴｉＮｉ薄膜的热循环效应与块状ＴｉＮｉ合金相比有所不同，随热循环次数增加，ＴｉＮｉ薄膜的马氏体相变点Ｍ，显著升高，Ｒ－Ｔ曲线的形状发生改变，但Ｍｆ，Ａｓ，Ａｆ，ＴＲ和ＴＲ‘保持不变。     

Fe元素掺杂TiO_2纳米晶结构和光物理性质研究

使用反胶束方法,制备TiO2纳米溶胶和Fe元素掺杂TiO2纳米溶胶,通过提拉涂覆及热处理方法在玻璃基底上形成一定厚度的二氧化钛纳米薄膜和Fe掺杂二氧化钛纳米薄膜,并且在不同温度下对陈化干燥后的TiO2凝胶和Fe元素掺杂TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径的锐钛矿型二氧化钛纳米晶体和Fe元素掺杂TiO2纳米晶体.研究表明,700℃热处理纳米晶的晶粒粒径远远大于500°C纳米晶的粒径,500℃热处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的可见区光学活性不如未掺杂的TiO2纳米晶薄膜,而700℃热处理条件得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的在可见区光学活性远优于未掺杂的TiO2纳米晶体薄膜.高温处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜将在太阳能光催化和光电转换等方面具有潜在的应用前景.     

Fe元素掺杂TiO2纳米品结构和光物理性质研究

使用反胶束方法,制备TiO2纳米溶胶和Fe元素掺杂TiO2纳米溶胶,通过提拉涂覆及热处理方法在玻璃基底上形成一定厚度的二氧化钛纳米薄膜和Fe掺杂二氧化钛纳米薄膜,并且在不同温度下对陈化干燥后的TiO2凝胶和Fe元素掺杂TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径的锐钛矿型二氧化钛纳米晶体和Fe元素掺杂TiO2纳米晶体.研究表明,700℃热处理纳米晶的晶粒粒径远远大于500℃纳米晶的粒径,500℃热处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的可见区光学活性不如未掺杂的TiO2纳米晶薄膜,而700℃热处理条件得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的在可见区光学活性远优于未掺杂的TiO2纳米晶体薄膜.高温处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜将在太阳能光催化和光电转换等方面具有潜在的应用前景.     

铜铟镓硒薄膜太阳能电池背电极的制备及研究

在CIGS薄膜太阳能电池背电极材料的选择过程中,多种金属材料Mo,Pt,Au,Al,Ti,Ni,Cu和Ag等被尝试.由于金属Mo在空气中稳定性好,溅射过程中不易氧化,价格便宜,不易与吸收层形成合金,热膨胀系数高,能与玻璃基片很好地结合等优势,成为最适合用作背电极的材料.因此,采用磁控溅射法制备了Mo背电极,并进行了讨论.     

PTO种子层对PZT铁电薄膜结晶温度和电学性能的影响

该文采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了PZT和PZT/PTO两种结构的铁电薄膜,通过PTO种子层调控PZT薄膜的微观结构和电学性能.研究发现,加入PTO种子层之后,薄膜的SEM图像呈现出更加致密的形态,晶粒分布较均匀.PZT/PTO铁电薄膜在550℃下退火后测得的剩余极化强度比PZT薄膜650℃下退火获得的剩余极化强度要大,说明种子层的加入降低了薄膜的结晶温度.此外,加入PTO种子层后,PZT铁电薄膜的介电常数升高,介电损耗降低,抗疲劳性能也变好,薄膜的电学性能得到了较好的改善.     

TiO2纳米膜紫外可见光谱研究

采用反胶束法制备TiO2纳米溶胶,利用浸渍提拉方法制备TiO2薄膜,通过对膜进行紫外可见光谱分析,探讨了影响TiO2纳米膜厚度和禁带宽的各种因素.实验结果表明溶液的配比、陈化时间、热处理温度、涂覆次数等都将直接影响二氧化钛薄膜的紫外光谱和禁带宽.     

TiO2薄膜制备及光诱导超亲水性能研究

以玻璃为基底,采用溶胶一凝胶法,利用旋涂技术在玻璃表面制备了膜厚小于100nm,粒径在10-30nm之间的纳米TiO2薄膜;利用XRD,AFM系统研究了煅烧温度及膜厚对薄膜亲水性的影响．结果表明,煅烧温度可以控制TiO2薄膜晶相类型,从而强烈影响薄膜的亲水性,煅烧温度为550℃时TiO2薄膜亲水性能达到最佳,经紫外光照2h后接触角为6°;研究还发现TiO2薄膜的亲水性随膜厚增大而提高,当膜厚超过85nm后趋于稳定．     

金属有机物分解法制备HfO2 ZrO2纳米多层薄膜及其铁电性能研究

HfO2基铁电薄膜是一种环境友好型的铁电材料，具有尺寸可缩放性、与CMOS兼容性好等多方面优势，有望代替传统钙钛矿结构材料成为铁电存储器件的主要组成材料之一近年来，已有相关研究表明Zr掺杂的HfO2基薄膜具有良好的铁电性然而，针对其复合多层结构的铁电薄膜却鲜有报道为此，该研究利用金属有机物分解法制备了HfO2和ZrO2层交替生长的HfO2 ZrO2纳米多层薄膜，对薄膜的物相、表面形貌和铁电性能进行了相应的表征和分析，研究了退火工艺对薄膜铁电性能的影响结果表明，随着纳米层数的增加，HfO2 ZrO2薄膜的结晶性得到改善，且薄膜表面致密度增加，表面较为平整，晶粒有所细化在400 ℃、1 min的退火条件下，HfO2/ZrO2纳米多层薄膜具有明显的铁电性，电流翻转峰明显，剩余极化强度高达16 μC/cm2，纳米多层薄膜具有最小的漏电流密度以及良好的耐疲劳性能