缓冲气体对激光烧蚀制备掺 Er 纳米 Si 晶薄膜结构特性的影响

采用 XeCl 脉冲准分子激光器,保持激光脉冲比为1:3,分时烧蚀Er靶和高阻抗单晶Si靶,在10 Pa的Ne气环境下沉积了掺Er非晶Si薄膜. 在氮气保护下,分别在1 000℃,1 050 ℃和1 100℃温度下进行30 min热退火处理. 对所得样品的Raman谱测量证实,随着退火温度的升高,薄膜的晶化程度提高;利用扫描电子显微镜观测了所制备的掺Er纳米Si晶薄膜的表面形貌,并与相同实验参数、真空环境下烧蚀并经热退火的结果进行了比较. 结果表明,Ne气的引入,使形成轮廓明显的掺Er纳米Si晶粒的退火温度降低,有利于尺寸均匀的晶粒的形成.     

热退火条件下球状纳米硅晶粒成核势垒阈值研究

利用纳秒脉冲激光烧蚀(PLA)技术,在室温、真空环境中沉积制备了非晶Si薄膜,并通过热退火实现了薄膜样品的晶化.利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)仪和Raman散射(Raman)仪等技术对退火后的样品进行形貌表征和晶态成分分析,确定了非晶Si薄膜晶化的热退火阈值温度以及在该条件下所形成球状纳米Si晶粒的平均直径,结果分别为850℃和15nm.假定纳米Si晶粒为理想球体,结合固相晶化过程中的能量变化,计算得到了晶化形成直径15nm球状晶粒所需要的能量,即成核势垒阈值,量级约为10-11 mJ.     

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.     

高介电栅介质ZrO2薄膜的物理电学性能

采用脉冲激光沉积方法在Si衬底上沉积了ZrO2栅介质薄膜,X射线衍射分析表明该薄膜经过450℃退火后低介电界面层得到抑制,仍然保持非晶状态;电学测试显示10 am厚ZrO2薄膜的等效厚度为3.15 nm,介电常数12.38,满足新型高介电栅介质的要求,在-1 V偏压下Al/ZrO2/Si/Al电容器的漏电流密度为1.1×10-4A/cm2.     

Si-SiO_2薄膜结构与光致发光的研究

采用射频磁控溅射复合靶技术制备了Si SiO2薄膜,并在各种温度下进行了退火处理.XRD分析表明Si SiO2薄膜为非晶结构,XPS分析表明样品主要是以SiO1.90的形式存在,它是富硅或者缺氧的结构.在室温下观察到了可见光致发光(PL)现象,探测到样品的峰位分别在370nm、410nm、470nm和510nm.结合激发谱对相应的激发与发光中心进行了讨论.另外,还研究了退火温度对其峰位与峰强的影响.     

Ge2Sb2Te5薄膜相变行为及其对光存储特性影响

采用射频磁控溅射方法,在石英玻璃基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜.X射线衍射分析表明:室温沉积的薄膜为非晶态;170℃真空退火后,薄膜转变为晶粒尺度约为17 nm的面心立方结构;250 ℃退火导致晶粒尺度约为40 nm的密排六方相出现.研究了室温至450℃下薄膜相变的热力学性能.差热分析显示:薄膜的非晶相向fcc相转变的相变活化能为(2.03±0.15)eV;fcc相向hex相转变的相变活化能为(1.58±0.24)eV.薄膜反射率测量表明:面心相与非晶相的反射率对比度随着波长从400 nm增加到1 000 nm在15%～30%变化,六方相与非晶相的反射率对比度在30%～40%.不同脉冲宽度的激光对非晶态薄膜的烧蚀结果显示:激光的能量密度对薄膜的记录效果有显著影响,在5 mW、50 ns的脉冲激光作用下,Ge2Sb2Te5薄膜具有最好的光存储效果.     

退火对非晶ErAlO高k栅介质薄膜特性的影响

利用射频磁控溅射法在P型Si(100)衬底上成功制备了非晶Er2O3-Al2O3(ErAlO)栅介质薄膜,得到了电学特性优异的薄膜样品,对薄膜的退火研究发现,600℃氧气氛退火可使ErAlO薄膜的介电常数得到了提高并使其漏电流特性也得到改善,退火后样品的有效介电常数达到了15,在-1.5V偏压下,漏电流密度仅为2.0×10-7A/cm2.氧气退火消除了薄膜中原有的缺陷,并使得薄膜更加致密,表面更加平整.     

锆对Cr-Si-Al电阻薄膜微观结构和电性能的影响

研究了退火态Cr-Si-Al和Cr-Si-Al-Zr薄膜的微观结构和电性能。结果表明，溅射态非晶薄膜Cr-Si-Al和Cr-Si-Al-Zr在加热到700℃的过程中，主要折出2种晶化相：Cr(Al,Si)2和Si纳米晶化相，其中Cr-Si-Al-Zr薄膜中的晶化相Cr(Al,Si)2包含有少量Zr原子。Zr原子的加入抑制了晶化相的形核和长大，从而Cr-Si-Al-Zr薄膜与Cr-Si-Al薄膜相比，需更高的退火温度才能达到趋于零的电阻温度系数。因此，Cr-Si-Al-Zr薄膜具有更好的电学稳定性能。     

热处理过程中Co基非晶丝的层间耦合作用对GMI效应的影响

用氢氟酸去掉Co69.20Fe4.16Si12.35B10.77Cr3.42Mo0.1非晶玻璃包裹丝的玻璃层,获得了高纯度的Co基非晶丝,再对非晶细丝在空气或氢气保护中进行了退火处理,研究了退火过程中退火温度和退火时间对Co基非晶丝巨磁阻抗效应(GMI)的影响.研究发现,随着退火温度升高和退火时间加长,Co基非晶丝巨磁阻抗表现出非单调且非对称的变化,灵敏度随着退火温度的升高和退火时间的加长表现为先增大后减小的行为.在退火温度为673K,退火时间为9h的条件下,磁阻抗的灵敏度最高,可达227%.分析指出氧化层和纳米晶芯层的耦合相互作用可能是Co基非晶丝软磁性能得到改善的主要原因.     

退火温度对Fe基纳米晶薄带结构特性影响研究

用隧道扫描显微镜和原子力显微镜对Fe基纳米非晶带和各种温度退火产生的晶带进行扫描,发现非晶带的自由面和贴辊面呈现不同的结构,自由面纳米颗粒比较小且呈现规则排列,贴辊面纳米颗粒比较大而优势团聚比较明显;非晶带在不同温度下进行退火,随着温度升高,内应力得到释放,晶带结构发生变化,在540℃退火温度下,非晶带晶化产生了α-Fe(Si)纳米晶相和非晶相共存的复合结构,出现了细小的α-Fe(Si)纳米晶粒,并均匀的散布在非晶基底中,此时自由面和贴辊面结构差异最小,软磁性能最好.     

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10 Pa的Ar环境气氛下,采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si(111)衬底上制备了纳米Si晶薄膜. 为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值,在0.40～1.05 J/cm2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响. 扫描电子显微镜(SEM)测量证实,随着激光能量密度的减小,所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少. 当激光能量密度低于0.43 J/cm2时,衬底表面不再有纳米Si晶粒形成. 从激光烧蚀动力学角度出发,对实验结果进行了定性分析.     

LCMO,LSMO单、双层薄膜的制备和电学性质

采用脉冲激光沉积法在Si衬底上沉积La1-xCaxMnO3,La1-xSrxMnO3(x=0.2,0.5,0.8)单钙钛矿锰氧化物单层膜和双层膜.采用LCR仪等分析测试手段研究了薄膜异质结的电流-电压特性.I-V特性曲线表明:单钙钛矿La1-xCaxMnO3/Si和La1-xSrxMnO3/Si均表现出了与传统p-n结相似的整流特性,但是La1-xCaxMnO3/Si的整流特性要明显优于La1-xSrxMnO3/Si,这可能是因为La1-xCaxMnO3同衬底晶格常数更为匹配且Sr掺杂引起的晶格畸变场势阱更深的缘故.在双层膜结构中可能是由于能带结构的原因,按La1-xSrxMnO3/La1-xCaxMnO3/Si顺序排列的异质结相当于p+-p-n结构,I-V特性明显类似传统的整流特性,而La1-xCaxMnO3/La1-xSrxMnO3/Si顺序的异质结相当于n-p-n型,整流特性不明显.     

电场对脉冲激光沉积纳米Si晶粒尺寸和面密度分布的影响

为了研究外加电场对脉冲激光沉积纳米Si晶粒的影响,采用XeCl准分子激光器,烧蚀高阻抗单晶Si靶,在10 Pa氩气环境下,调整外加电压的强度,沉积制备了一系列Si薄膜.X线衍射(XRD)谱仪、拉曼(Raman)谱、扫描电子显微镜(SEM)图像均显示纳米Si晶粒已经形成,随着靶衬间距的增加,所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸...     

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。     

脉冲激光镀膜工艺制备BiFeO3-CoFe2O4多铁性复合薄膜

采用脉冲激光镀膜（PLD）工艺,在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了柱状结构0.7BiFeO₃-0.3CoFe₂O₄（BFO-CFO）多铁性复合薄膜.在薄膜的沉积过程中,通过自组装生长实现钙钛矿结构BiFeO3和尖晶石结构CoFe₂O₄相的形成以及两相分离.探索了BFO-CFO复合薄膜的生长条件和机制,研究了薄膜厚度对BFO-CFO复合薄膜结构和性能的影响.     

不同能量密度对脉冲激光沉积纳米硅晶粒尺寸的影响

在室温条件下保持Ar环境气体压强不变,采用脉冲激光沉积(PLD)技术,通过改变激光能量密度,在与烧蚀羽辉轴线垂直放置的衬底上沉积了一系列纳米硅晶薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼(Raman)散射光谱对样品进行特性分析.结果表明,在能量密度为2～4J/cm2时,衬底上沉积的纳米硅晶粒尺寸和面密度基本不变.结合纳米晶粒成核生长动力学,对结果进行了定性解释.     

氧离子束辅助激光淀积生长ZnO/Si的XPS研究

利用X射线光电子能谱深度剖析方法对ZnO/Si异质结构进行了分析，用该法可生长出正化学比的ZnO，不过生长的ZnO薄膜存在孔隙，工艺还有待进一步改进。     

脉冲激光沉积法原位后退火生长MgB2薄膜的研究

采用脉冲激光沉积的方法在 Al₂O₃（0001）基片上先生成 Mg-B 混和薄膜,然后采用原位后退火的方法生成 MgB₂ 超导薄膜,采用磁测量（M-T）、X射线衍射、扫描电子显微镜技术分析了各种沉积及退火条件对 MgB₂ 超导薄膜表面形貌、晶体结构、超导电性的影响。在沉积温度为 200 ℃,退火时间 5min 时,改变退火温度得到一组薄膜,研究退火温度对超导薄膜性质的影响,得到了转变温度-退火温度曲线。在退火温度为 670℃、720℃ 时,得到了最高的临界转变温度 T_c=33K,X射线衍射结果表明此时的薄膜有 c 轴取向。同时比较了在 200℃ 下沉积,在 670℃ 下分别退火不同时间的薄膜的超导性质。还比较了分别在不同温度下沉积,然后在 670℃ 下退火 5min 的薄膜的超导性质。结果表明,沉积温度和退火温度、退火时间极大的影响了薄膜的各种性质。