氮化衬底对MOCVD生长GaN的影响

采用MOCVD生长技术以Al2O3为衬底对GaN生长进行了研究．用霍尔测量技术、光致发光技术以及光学显微镜测量了GaN的电学性能、光学性能以及表面形貌．研究表明,GaN低温缓冲层生长之前的氮化衬底工艺对GaN外延层表面形貌、发光性能、电学性能有显著影响．合适的氮化衬底条件可得到表面形貌、发光性能和电学性能均较好的GaN外延膜．研究表明长时间氮化衬底使GaN外延膜表面粗糙的原因可能是由于氮化衬底影响了后续高温GaN的生长模式,促使GaN三维生长所导致的．     

The impact of nanoporous SiN x interlayer growth position on high-quality GaN epitaxial films

The impact of nanoporous SiN x interlayer growth position on high-quality GaN epitaxial film was elucidated from the behavior of dislocations. The best quality GaN film was achieved when a nanoporous SiN x interlayer was grown on a rough layer, with the high-resolution X-ray diffraction rocking curve full width at half maximum for ( 1102 ) reflection decreasing to 223 arcs, and the total dislocation density reduced to less than 1.0×10 8 cm 2 . GaN films were grown on sapphire substrates by metal organic chemical vapor deposition. The quality of these films was investigated with high-resolution X-ray diffraction, atomic force microscopy, and cross-sectional transmission electron microscopy. A preference for the formation of half-loops to reduce threading dislocations was observed when an SiN x interlayer was grown on a rough layer. A growth mechanism is proposed to explain this preference.     

亚单层铜薄膜生长的动力学蒙特卡罗模拟

建立了亚单层铜薄膜生长的三维模型,用动力学蒙特卡罗方法对亚单层铜薄膜的生长过程进行了模拟,研究了衬底温度和沉积速率对亚单层铜薄膜生长的影响,结果表明,随衬底温度升高和沉积速率降低,岛形状由离散型逐渐转变为紧致型,形成近四方形的岛,岛的平均尺寸急剧增大,岛的数目迅速减少,衬底温度达到一定值之后,岛的数目基本不变.     

直流磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

应用直流磁控反应溅射技术在不锈钢基体上制备Al2O3薄膜,研究了溅射气压、氧气流量和基体温度对Al2O3薄膜的沉积速率和膜基结合力的影响规律。结果表明,随着压力的增大,沉积速率和膜基结合力先增大后减小,在压力为1.0 Pa时最大;随着氧气流量的增加,沉积速率和膜基结合力也随之不断减小;随着温度的升高,沉积速率和膜基结合力略有下降。利用扫描电子显微镜观察了薄膜与基体界面及薄膜的表面微观形貌,薄膜与基体的结合性好,薄膜表面晶粒大小均匀,组织致密。     

MOCVD化学反应路径分析及数值模拟

针对GaN薄膜沉积过程中涉及到的复杂的化学反应,依据GaN沉积的4个基本要素,提出MMG是GaN薄膜沉积的主要反应前体,并在TMG的气相分解路径中引入NH2基团.通过对表面反应机理的分析,提出了4条简化的表面反应路径.利用上述反应路径,对典型的垂直式MOCVD反应器进行CFD模拟.结果表明,采用作者提出的反应路径所获得的GaN沉积速率与文献中的实验数据基本吻合.     

6H-SiC(0001)衬底结构对GaN膜结构的影响第一原理研究

用从头计算方法总能理论研究了6H-SiC(0001)(3×3)R30°衬底上生长的GaN薄膜的界面结构特性.计算结果表明:GaN膜为Ga极性的纤锌矿结构;6H-SiC(0001)衬底表面台阶引起的GaN岛合并在薄膜中产生边界堆垛失配(SMBs),而这种SMBs缺陷随着薄膜生长厚度的增加可以消除.     

氮化镓晶片的化学机械抛光工艺

研究了抛光工艺参数对氮化镓(GaN)化学机械抛光(CMP)表面形貌和材料去除率的影响。通过精密分析天平和原子力显微镜对其材料去除率和表面形貌进行分析,采用单因素及正交实验法探究压力、抛光盘转速和氧化剂浓度对GaN材料去除率和表面形貌的影响。结果表明:在下压力为14.1×10~4 Pa、抛光盘转速为75 r/min、H_2O_2浓度为0.8%、SiO_2磨粒为30%、抛光液流量为20 mL/min、抛光时间为15 min的条件下,GaN晶片表面材料去除率最大达到103.98 nm/h,表面粗糙度最低为0.334 nm。可见,在优化后的工艺参数下采用化学机械抛光,可同时获得较高的材料去除率和高质量的GaN表面。     

金属有机化学气相沉积薄膜制备中传热传质的数值模拟

建立水平式GaAs的金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)数学模型, 采用求解压力耦合方程的半隐式(SIMPLE)算法对反应气体流动进行二维数值模拟, 并基于边界层动量、热量与扩散传质的相关理论分析了薄膜制备过程中化学组分的输运, 以及反应前驱物与气相之间的传热过程. 计算所得的GaAs生长速率与实验结果吻合较好. 同时, 数值讨论了反应器进气流量、操作压力以及基底温度对GaAs生长速率的影响. 薄膜生长的速率峰值随入口气体速度的升高而有所增大, 但薄膜生长逐渐趋于不均匀性. 因此, 选取气流速度为0.104 m/s. 薄膜生长速率随着操作压力的增大而增大, 当压力为6 kPa时, GaAs生长速率较压力为2 kPa时提高了223%, 薄膜具有较好的生长速率和均匀性.基底温度对薄膜生长速率影响显著, 在1 050 K时薄膜有良好的生长速率和均匀性, GaAs生长速率比温度为950 K时提高了123%. 研究结果为优化MOCVD反应条件及其反应器的结构设计提供了理论依据.     

Effect of TMGa flux on GaN films deposited on Ti coated on glass substrates at low temperature

Highly c-axis-oriented GaN films were deposited on Ti coated glass substrates using low temperature electron cyclotron resonance plasma enhanced metal organic chemical vapor deposition system(ECR-PEMOCVD)with trimethyl gallium(TMGa)as gallium source.The influence of TMGa flux on the properties of GaN films were systematically investigated by reflection high energy electron diffraction(RHEED),X-ray diffraction analysis(XRD),atomic force microscopy(AFM)and Raman scattering.The GaN film with small surface roughness and high c-axis preferred orientation was successfully achieved at the optimized TMGa flux of 1.0 sccm.The ohmic contact characteristic between GaN and Ti layer was clearly demonstrated by the near-linear current-voltage(I-V)curve.The GaN/Ti/glass structure has great potential to dramatically improve the scalability and reduce the cost of solid-state lighting light emitting diodes.     

PLD制备LiMn2O4薄膜及参数对薄膜微观结构的影响

用脉冲激光沉积（PLD）,分别在不锈钢和单晶硅（111）衬底上生长了LiMn2O4薄膜,并对所生长LiMn2O4薄膜的结构进行了研究。结果发现,生长在不锈钢衬底上的薄膜具有粗糙的表面和随机的结晶取向,生长在单晶硅衬底上的薄膜具有相对光滑的表面,并具有明显的（111）方向上的择优取向。还研究了脉冲频率和总脉冲数对薄膜生长的影响,结果显示,在相同的沉积条件下,对于不同衬底,LiMn2O4薄膜的生长率不同;脉冲频率对薄膜生长的影响明显,在相同总脉冲数情况下,脉冲频率大,薄膜生长率明显增大。     

溅射功率及压强对磁控溅射Mo薄膜电学性能和表面形貌的影响

采用直流磁控溅射的方法在普通玻璃衬底上沉积Mo薄膜,研究了工作压强、溅射功率对Mo薄膜的电学性能、表面形貌的影响.实验表明,在我们所使用的压强范围内(O.2～2.O Pa),溅射压强低时,沉积速率较快,制备出的薄膜导电性能亦较好;O.4 Pa时达到最佳值,电阻率为1.22×10-4Ω·cm,且扫描电镜(SEM)图显示薄...     

丙二酸溶液中的铝阳极氧化研究

在丙二酸电解液中进行了铝阳极氧化,并采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及显微硬度仪对氧化膜的构型、物质结构、耐酸性、显微硬度等进行了表征。结果表明,丙二酸电解液的黏度随浓度的升高而增大,电解液黏度较大时,氧化膜的生长速率会明显降低;电流密度较大、氧化时间较长时能显著提高氧化膜构型的规整度;氧化膜膜厚的增长速率呈现出先增大后降低的规律;在相同的氧化条件下,电解液浓度较大时,得到的氧化膜的厚度也较大。在800℃以上对丙二酸氧化膜加热,原来无定型的氧化铝会结晶生成γ-Al₂O₃;氧化膜结晶后其耐酸性会显著提高。丙二酸电解液的浓度对氧化膜的显微硬度没有显著影响,氧化膜硬度对膜厚的依赖存在一个极限值,约为27μm。     

草酸中多孔阳极氧化铝膜生长动力学和形态结构研究

为分析多孔阳极氧化铝膜形态参数和氧化条件的关系,在恒流条件下对0.3 mol·L-1草酸电解中形成多孔膜的生长动力学进行了研究.采用扫描电子显微镜和氧化膜质量测定方法检验了电流密度、温度和氧化时间对氧化膜生长动力学和氧化膜形态的影响.通过电压-时间曲线研究了氧化膜的电化学特征,并采用一元线性回归模型预测了氧化膜的生长速率.实验结果表明氧化膜的生长速率随电流密度的升高而升高,随温度的升高而下降.氧化膜质量的增长速率也随着电流密度的升高而增大.     

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.     

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．     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

Study of titanium nitride for Iow-e coating application

The paper reports our novel work on chemical vapor deposition coating of titanium nitride （TIN） thin film on glass for energy saving. TiN films were deposited on glass substrates by atmospheric pressure chemical vapor deposition （APCVD） using titanium tetrachloride （TiCl4） and ammonia （NH3） as precursors. As a result, TiN films with a thickness of 500 nm were obtained. X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, atomic force microscopy （AFM）, four-point probe method and optical spectroscopy were respectively employed to study the crystallization, microstructure, surface morphology, electrical and optical properties of the coated TiN films. The deposited TiN films are of NaCI structure with a preferred （200） orientation. The particles in the film are uniform. The reflectivity of the TiN coating in the near-infrared （NIR） band can reach over 40%, the visible transmittance is approximately 60%, and the visible refiectivity is lower than 10%. The sheet electrical resistance is 34.5 Ω. According to Drude theory, the lower sheet resistance of 34.5 Ω gives a high reflectivity of 71.5% around middle-far infrared band. The coated films exhibit good energy-saving performance.     

Chemically robust carbon nanotube – PTFE superhydrophobic thin films with enhanced ability of wear resistance

A chemically robust superhydrophobic nanocomposite thin film with enhanced wear resistance is prepared from a composite comprising polytetrafluoroethylene(PTFE) and carbon nanotubes.The superhydrophobic thin films with hierarchical structure are fabricated by spraying an environmentally friendly aqueous dispersion containing carbon nanotubes and PTFE resin on silicon wafer.Thin films with a contact angle of 154.1°± 2° and a sliding angle less than 2° remain superhydrophobic after abrading over 500 times under a pressure of 50 g/cm~2.The thin film is also extremely stable even under much stress conditions.To further the understanding of the enhancement of wear resistance,we investigated the formation of microsized structure and their effects.The growth of microbumps is caused by attracting solution droplet to the hydrophilic islands on hydrophobic surface.     

Nd掺杂对ZnO薄膜结构及室温光致发光特性的影响

通过射频磁控溅射技术在Si（111）衬底上制备了不同含量的Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO薄膜的结构,薄膜为纳米多晶结构,未掺杂ZnO沿c择优生长.Nd掺杂使ZnO薄膜表面粗糙,起伏较大,薄膜中随Nd掺杂量的增加颗粒减小.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光峰和495nm的弱绿光峰,同时,Nd掺杂不改变PL谱的峰位置,Nd含量对PL谱的峰强度产生了一定影响.     

离子束轰击法金刚石薄膜抛光

本文采用氩离子束轰击法，对不同晶体学表面形貌的ＣＶＤ金刚石膜进行抛光处理。结果表明，对不同表面开貌的金刚石膜，应合理选择离子束轰击入射角，提高离子束加速电压有利于提高抛光效率，（１００）择优生长的金刚石膜最容易得到高的表面平整度。