TiN薄膜的制备及其纳米力学性能研究

采用磁控溅射工艺制备了TiN薄膜,借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜和纳米压痕仪等设备,研究了薄膜制备工艺参数(如基体温度、溅射功率、基体负偏压等)对薄膜的相结构、表面微观形貌、纳米硬度、弹性模量等的影响。结果表明:TiN薄膜为多晶态,其溅射功率、基体负偏压和基体温度等条件对薄膜的形貌、结构及纳米硬度、弹性模量等的影响比较复杂。     

直流磁控溅射法在Mg-Li合金表面沉积TiN薄膜提高合金抗腐性的研究

TiN薄膜具有良好的抗腐蚀性,采用直流磁控溅射法低温下合成TiN薄膜可以节约能源,简化工艺.采用直流磁控溅射法在Mg-Li合金表面沉积TiN膜,TiN膜厚度约为1.6μm,靶材为纯度99.99%的钛靶.用X射线衍射仪(XRD)来表征薄膜的成分,薄膜的表面形貌用扫描隧道显微镜(SEM)以及原子力电子显微镜(AFM)来表征.将样品放入浓度为3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀实验,结果镀TiN膜的镁锂合金样品析氢速率很慢;用SEM进行腐蚀表面观察,未镀TiN薄膜的合金表面比镀TiN薄膜的合金表面腐蚀严重,说明在Mg-Li合金表面沉积TiN薄膜提高了镁锂合金的抗腐蚀性.     

双层辉光离子渗金属技术沉积氮化钛薄膜的微观结构研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金基体表面上制备了氮化钛（TiN）薄膜,通过微观结构和显微硬度分析,研究了基体温度对TiN薄膜性能的影响.实验结果表明：所有TiN样品均具有面心立方结构,并且薄膜生长的择优取向、晶粒尺寸、晶面间距、晶格常数和微观硬度等都与基体温度密切相关.当基体温度为650～780℃时,TiN薄膜具有最小的晶粒尺寸（26.9 nm）和最大的显微硬度（2204 HV）.     

多弧离子镀沉积Ti/TiN多层膜的力学和摩擦学性能

采用多弧离子镀沉积了TiN单层薄膜和Ti/TiN多层膜,利用XRD、SEM对样品的物相结构和截面形貌进行表征,使用原子力显微镜、纳米硬度仪对其力学性能进行分析,同时采用摩擦试验机对其摩擦学性能进行了综合评价.结果表明:Ti/TiN多层膜组织结构致密,力学性能优良,相比于TiN单层薄膜,摩擦系数下降,磨损率降低了一个数量级,具有良好的减摩耐磨性.     

基于原子力显微镜的薄膜涂层界面观测及其变形特性

提出了一种基于原子力显微镜的纳米材料弹性模量的测试方法,并应用原子力显微镜对薄膜涂层材料界面微观结构进行高倍观察,定量分析界面相的存在对界面弹性变形的影响.研究结果表明,实验样品为柔性界面;界面相具有晶界型纳米相的微观分布,该微观结构有助于缓解并阻止裂纹的产生,从而增强了纳米涂层材料的承载能力.从微观尺度上探索了界面相效应对材料弹性变形的影响.     

溅射功率对GeSb2Te4膜形貌及力学性能的影响

利用电子回旋共振CVD设备的射频磁控溅射方法制备了GeSb2Te4膜,采用原子力显微镜、纳米硬度计以及侧向力显微镜考察了不同溅射功率对GeSb2Te4膜表面微观结构以及力学性能的影响．结果表明：在一定的溅射功率范围内,由于薄膜生长方式从三维向二维的转化,薄膜的表面粗糙度随功率的增大而降低,而且薄膜致密度也随之提高,从而使得非晶态GeSb2Te4膜硬度和弹性模量增大．利用能量密度理论对这一现象进行了分析．另外,由于表面能等因素的影响,功率为63W制备的GeSb2Te4膜粘附力较高,摩擦系数却较小．     

脉冲激光沉积法在硅衬底上制备氧化锌薄膜

用脉冲激光沉积法（PLD）在n型Si（Ⅲ）面上生长了ZnO薄膜．采用X射线衍射分析、原子力显微镜分析、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱技术，测试了ZnO薄膜的结构、表面形貌和振动特性．     

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．     

柔性衬底上铝背电极制备及相关特性研究

采用射频磁控溅射技术在聚酰亚胺柔性衬底上制备硅基薄膜太阳能电池用铝背电板,研究了不同溅射功率和工作气压条件对铝电极薄膜性能的影响.利用原子力显微镜分析表征了薄膜的表面形貌和粗糙度,薄膜的电学性能和光学性能分别采用四探针测量仪和紫外可见近红外分光光度计进行分析表征.测试结果表明:随着溅射功率的增加,薄膜表面均方根粗糙度迅...     

Sol-甩膜法制备钛酸钡薄膜及其微观形态的SPM研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法合成稳定的前驱体溶液,在单晶硅(100)上用甩膜法制得了均匀致密的钛酸钡薄膜,利用差热-热重(DTA-TGA)技术分析了钛酸钡(BT)干凝胶的热演化过程,首次用电子探针显微镜(SPM)之原子力显微镜(AFM)直接地从三维的角度观测了钛酸钡薄膜微观形成过程,并用XRD技术跟踪了薄膜加热过程中物相的变化情况,得到了薄膜生长的基本信息,最终制得了表面光滑的钛酸钡薄膜,晶粒大小在50-70nm之间。最佳煅烧温度为700℃。     

基于原子力显微镜的纳米级表面粗糙度测量

简要介绍了评定表面粗糙度参数的基准线及其主要的两个轮廓高度评定参数,详细阐述了重庆大学研制成功的一种高精度原子力显微镜--AFM.IPC-208B型机的工作原理及其系统结构,着重论述了它在纳米级表面粗糙度检测上的应用.以不锈钢为实验样品,观测了不锈钢表面的微观结构,通过专用的计算程序,对所采集到的表面数据进行了分析和处理,得到了该表面的两个轮廓高度评定参数Rz和Ra值,最后对实验结果进行了简要的分析.     

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.     

氧压对用PLD法制备的ZnO薄膜的特性影响

通过脉冲激光沉积方法在不同的氧压中制备ZnO 薄膜.用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)及光学透过率谱表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱和AFM显示在生长压力为2Pa时获得了较好的结晶薄膜,随着氧压的提升薄膜表面平整,晶粒均匀.光学透过率谱显示在生长压力为5Pa时有较好的光学特性.     

门极换向晶闸管(GCT)扩散阻挡层的研究

通过对多种阻挡层特性的分析,选定了熔点高、化学稳定性好、电阻率低的TiN薄膜作为门极换向晶闸管阳极的阻挡层.采用磁控溅射技术生长的TiN,经俄歇电子谱仪分析表明,TiN阻挡层系统能有效地阻挡硅和铝的相互扩散,可作为门极换向晶闸管阳极理想的阻挡层材料.     

采用热丝化学气相沉积法制备SiCN薄膜的研究

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,在单晶Si衬底上制备SiCN薄膜。所采用的源气体为高纯的SiH4,CH4和N2。用原子力显微镜(AFM)、X线衍射谱(XRD)和X线光电子能谱(XPS)对样品进行表征与分析。研究结果表明:SiCN薄膜表面由许多粒径不均匀、聚集紧密的SiCN颗粒组成;薄膜虽然已经晶化,但晶化并不充分,存在着微晶和非晶成分,通过Jade软件拟合计算出薄膜的结晶度为48.72%;SiCN薄膜不是SiC和Si3N4的简单混合,薄膜中Si,C和N这3种元素之间存在多种结合态,主要的化学结合状态为Si—N,Si—N—C,C—N,N=C和N—Si—C键,但是,没有观察到Si—C键,说明所制备的薄膜形成了复杂的网络结构。     

阴极真空电弧沉积MgO薄膜的椭偏光谱研究

采用阴极真空电弧离子沉积技术在硅基片上制备出了MgO薄膜。利用椭圆偏振光谱、原子力显微镜及扫描电子显微镜分别对不同氧流量下制备的MgO薄膜的厚度,光学常数,表面粗糙度及表面形貌进行了分析,并对椭圆偏振光谱的光学粗糙度结果和原子力显微镜的均方根粗糙度结果进行了对比和分析。结果表明,不同氧流量下制备出的MgO薄膜,表面粗糙度及薄膜颗粒随着氧流量的增加而增大。椭偏光谱与AFM得到的表面粗糙度存在线性一致关系,表明椭偏光谱可作为一种很好的无损分析手段。     

TiO2薄膜表面形貌的多重分形分析

采用原子力显微镜(AFM)对不同电泳时间生成的纳米二氧化钛(TiO2)薄膜进行了观测。经过图像处理得到对应的二值化黑白图,基于构型熵这一指标考虑了多重分形分析时标度区间这一重要因素的影响。讨论了TiO2薄膜的表面形貌与多重分形特征,使得不同生长时间的薄膜表面可以较为明显地定量区分开来。随着电泳时间的增大,薄膜的多重分形谱宽Δα逐渐增大,说明对应的表面粗糙度逐渐增大,薄膜的表面形貌逐渐变差。最后得出电泳镀膜的生长效果在电泳时间为50s时较优,并且通过甲醛降解实验得到进一步验证了其光催化效果,为进一步研究薄膜的催化特性提供了较好的定量评价方法。     

磁控溅射制备的氧化钒薄膜的结构研究

用Ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）,原子力显微镜（ＡＦＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）研究了磁控溅射制备的氧化钒薄膜的宏观、微观和电子学结构。建立了薄膜的相结构与ＸＰＳ谱中Ｖ２ｐ３／２特征峰的结合能之间的定量关系。给出了二氧化钒薄膜的ＡＦＭ像。所得到的二氧化钒热致变色薄膜的结构特性与光电特性相一致。     

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.     

氧气流量对于磁过滤阴极真空弧法制备ZrO2薄膜特性的影响

ZrO₂薄膜具有高硬度、高耐磨性等优良特性，在诸多领域具有广泛的应用前景．高品质ZrO₂薄膜的制备一直是科学家们研究的一个重点和热点问题．本文利用磁过滤阴极真空弧（FCVA）技术，以金属Zr为阴极，在单晶硅（100）衬底上制备高品质ZrO₂薄膜，利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、X射线电子能谱（XPS）和纳米力学探针对薄膜的结构、形貌、成分及其性能进行表征，研究了O₂流量对于ZrO₂薄膜的晶体结构、形貌、成分以及力学性能的影响规律，获得了结晶品质良好、表面平滑且硬度较高的ZrO₂薄膜．