在SiO2衬底上生长多晶Ge薄膜的结晶机制研究

在低温条件下生长的多晶Ge薄膜在光伏器件和电子器件领域具有非常广泛的应用。在实验研究中,利用Al诱导结晶的生长方法在200℃的低温条件下,在SiO_2衬底上生长出结晶质量很好的多晶Ge薄膜。实验中,特意在Al薄膜和非晶Ge薄膜之间生长了一层很薄的GeO_x扩散控制层。研究发现,在Al/a-Ge双层薄膜样品中,当Al薄膜与非晶Ge薄膜完成层交换后,生长出的多晶Ge薄膜的晶向得到了有效控制。在非晶Ge薄膜转变为多晶Ge薄膜的结晶过程中,通过进一步控制Ge晶颗粒的成核位置和密度以及二维生长的速率就可以制备出微米量级大小的Ge晶颗粒和(111)晶向较好的多晶Ge薄膜。     

基于金属诱导结晶生长多晶Ge薄膜的成核机理与动力学特征

研究低温下利用金属Al对非晶Ge薄膜进行层交换结晶生长多晶Ge薄膜的动力学过程。实验观察到Ge原子从非晶Ge层穿过中间很薄的GeO_x界面层后,大量地迁移到金属Al层的表面,并对多晶Ge薄膜中Ge成核区域的面密度进行了测量,对GeO_x界面层进行偏置电压处理以控制Ge成核区域的面密度。根据实验观察的各种结果并运用JMAK的相迁移理论解释了Ge成核区域的二维生长过程以及成核机理。应用Ge成核区域的动力学方程得到Ge岛的成核率随时间呈指数衰减的变化趋势。随着生长时间的增加,Ge成核区域从恒定生长速率的线性生长方式转变为表面扩散限制生长方式。这两种生长机制的转折点取决于Ge岛成核的位置密度和退火温度。掌握低温下层交换结晶的生长动力学理论对生长大颗粒的多晶Ge薄膜是非常重要的。     

脉冲激光沉积Eu~(3+)掺杂ZnO薄膜及发光性能研究

利用脉冲激光沉积方法,不同沉积条件下在SiO_2/Si、蓝宝石单晶和石英玻璃3种衬底上制备了c轴择优取向的Eu~(3+)掺杂ZnO(Eu:ZnO)薄膜.以SiO_2/Si为衬底,具体研究了衬底温度、氧压、激光重复频率及沉积时间对Eu:ZnO薄膜结晶质量和荧光性能的影响.发现沉积条件相同时,在蓝宝石和SiO_2/Si衬底上制备的薄膜结晶质量好于石英玻璃衬底上的.利用273nm波长的氙灯泵浦,室温下所有样品的光致荧光谱中都测得了稀土Eu~(3+)在616nm附近的特征发光峰,而且在蓝宝石衬底上生长的Eu:ZnO薄膜的荧光强度最强.     

纳米Cu/SiO2薄膜制备及其性能

采用热蒸发在载玻片和SiO_2衬底上沉积约5. 12 nm的Cu薄膜,再用退火炉分别进行100、200、300、400和500℃等5个温度退火,得到不同温度下的纳米Cu薄膜.用原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究不同退火温度对纳米Cu薄膜表面形貌、粒子分布和光学性质的影响.实验结果表明:当纳米Cu薄膜在载玻片上生长Cu颗粒阵列时,需要将退火温度控制在200℃左右;若使纳米Cu薄膜在SiO_2薄膜表面也能生长Cu颗粒阵列,退火温度比没有沉积SiO_2薄膜的衬底高100℃,此时纳米Cu颗粒对应方均根粗糙度为7. 20 nm、峰高(Skewness)为1. 75,以及偏态(Kurtosis)为5. 67,仅透射率略低9%.这样的Cu颗粒阵列更利于做超结构薄膜与完美吸收的顶层纳米金属颗粒.当退火温度为500℃时,载玻片上生长Cu薄膜的透射率出现一个相对稳定的波段,该工艺条件制备出来的纳米Cu薄膜,可以用来制作一些微型芯片,而SiO_2薄膜表面生长使纳米Cu薄膜对应方均根粗糙度为6. 25 nm、峰高为0. 57,以及偏态为2. 66.这样的Cu颗粒阵列不仅能够做大频率光电波吸收,还可以用作全固态电池中电解质上层的导电层.     

ZnO压电薄膜的生长与应用

本文实验研究了ZnO压电薄膜的生长与表征,运用XRD和SEM测试了磁控溅射生长的ZnO压电薄膜的C轴择优取向生长情况和晶粒质量,比较了Si、覆盖在Si基底上的Al薄膜和SixNy薄膜三种材料衬底以及退火处理对ZnO薄膜的结晶质量的影响。还开发了仍然采用Al作为底电极但用一层SixNy薄膜与ZnO层隔离的MEMS压电器件的微制造工艺,以满足生长高质量的ZnO压电薄膜并与CMOS工艺兼容的要求。     

TiN缓冲层厚度对立方AlN薄膜显微组织结构的影响

为了提高亚稳立方Al N薄膜的外延质量,采用激光分子束外延法,以Ti N为缓冲层在Si(100)衬底上制备立方Al N薄膜,主要研究了Ti N缓冲层厚度对立方Al N薄膜结晶质量和表面形貌的影响。结果表明,以Ti N为缓冲层可制备出高取向度的立方Al N薄膜,当缓冲层沉积时间为30 min时,立方Al N薄膜的结晶质量最好,表面最平整。     

用于太阳电池的AlSb多晶薄膜

该文采用多靶共溅射方法先预沉积了Al-Sb复合薄膜,然后在N2气氛下进行退火得到Al Sb多晶薄膜。用XRD分析了Al Sb多晶薄膜的结构,用XRF测定了Al和Sb的原子比。最后用AMPS-1D模拟了采用该Al Sb多晶薄膜的太阳电池的光伏特性。结果表明,共溅射的方法可以获得结晶性能良好的Al Sb多晶薄膜,并且使用该薄膜的太阳电池可以具有较高的转换效率。     

ZnO薄膜的分形生长以及退火对ZnO薄膜结构和性质的影响

通过射频磁控溅射的方法，分别在NaCl和Si基片上制备厚度约为10nm的ZnO薄膜，通过SEM、TEM等测试手段分析了薄膜的表面状况，结果显示，在两种基片上沉积的薄膜都呈现分形生长的形貌．通过对两种基片上生长的薄膜进行比较，分别计算了这两种薄膜的分形维数．在Al2O3上制备了厚度约为300nm的ZnO薄膜，通过在不同温度下对样品进行退火处理，并利用XRD、PL测试手段研究了退火处理对薄膜结构和光致发光性质的影响．结果表明，随着退火温度升高，薄膜的晶体结构逐渐变好，发光峰位也随着退火温度发生偏移．     

A1掺杂ZnO薄膜的结构研究

采用直流反应磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO薄膜.系统研究了不同氩氧体积比、不同退火温度和氛围、不同Al掺杂浓度对薄膜结构的影响.结果显示,Al掺杂ZnO薄膜为多晶薄膜,呈六角纤锌矿结构,制备条件和后期处理以及掺杂浓度对薄膜的微结构有着很大的影响.在氩氧体积比6:1条件下制备的薄膜,经真空500℃退火后具...     

硅衬底上多层Ge/ZnO纳米晶薄膜的制备及光学特性

采用射频磁控溅射技术和快速热退火方法在Si(100)衬底上制备多层Ge/ZnO纳米晶薄膜.Ge纳米晶的大小随着退火温度的增加,从2.9nm增加到5.3nm.光致发光谱测试发现两个发光峰,分别位于1.48,1.60eV左右.研究发现:位于1.48eV处的发光峰来源于ZnO相关的氧空位或富锌结构的缺陷发光,位于1.60eV处的发光峰随着退火温度的增大向短波长移动,该发光峰应该来源于GeO发光中心.     

沉积在Si衬底上Co_2MnSi薄膜的结构和磁性能分析

将不同厚度的Co_2Mn Si(CMS)薄膜沉积在Si衬底上,并在不同的退火温度下退火,以探究其微观结构以及磁性能的变化规律.保持CMS薄膜退火温度为600℃,随着薄膜厚度增加至100 nm,由于B2结构取向增大,其Ms随之相应增大到923 emu/cc;保持CMS薄膜厚度为50 nm,随着退火温度升高到700℃,可以观察到B2结构取向减小,而且Hc值异常增加到134 Oe,这可能是由于CMS层与Ta层存在相互扩散的现象所导致.     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜己成功地应用于半导体器件。为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应。本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应。而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱。由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2。使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加。     

膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备不同膜厚的Al、Ga共掺杂透明导电ZnO薄膜.其他参数一定的情况下,通过控制旋涂次数得到不同厚度的薄膜,研究了薄膜厚度对GAZO薄膜的物相结构、表面形貌以及光电性能的影响.实验结果表明:所制备的GAZO薄膜均为六方纤锌矿结构多晶薄膜.随着膜厚的增加,GAZO薄膜(002)衍射峰强度增强,晶粒尺寸变大,薄膜结晶质量提高.在可见光范围内薄膜的平均光学透过率大于88%,薄膜电阻率随膜厚的增加逐渐减小.膜厚为10层(250nm)的GAZO薄膜光电综合性能最佳,其平均光学透过率高达98.5%,电阻率为4.9×10-3Ω·cm.     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜已成功地应用于半导体器件.为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应.本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应.而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱.由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2.使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加.     

采用低温缓冲层技术在Si衬底上外延生长Ge薄膜

利用超高真空化学气相淀积系统,在Si(100)衬底上外延采用低温缓冲层技术外延生长Ge薄膜。实验测试得到外延Ge的X射线双晶衍射曲线半高宽为537arc sec,应变为0.2%。在室温下观测到外延Ge的直接带跃迁光致发光,发光峰位为1560 nm,表明生长的Si基Ge材料具有良好的质量。     

图形化Si基Ge薄膜热应变的有限元分析

利用有限元方法模拟了图形化Si衬底上外延Ge薄膜的热失配应变,研究了薄膜内部以及表面的应变分布情况,分析了应变与薄膜厚度、衬底尺寸的变化关系.结果表明,热失配应变在异质结构的界面处最大,沿外延层生长方向递减;在薄膜表面,中心区域应变最大,由中心到边缘逐渐减小,边缘发生突变,急剧减小;不同的膜厚下,薄膜表面应变分布规律相同,并且薄膜越厚,应变越小;图形衬底单元的尺寸对薄膜应变有较大的影响,当衬底厚度在6μm以内,宽度在10μm以内时,更有利于薄膜应变的释放.     

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(100)衬底上取向生长La0.8Sr0.2MnO3(110)薄膜

利用对向靶磁控溅射方法在Φ60 mm Si(100)衬底上得到了择优取向生长的La0.8Sr0.2MnO3(110)薄膜.当沉积温度为500℃时,在40 nm缓冲层SrMnO3上,La0.8Sr0.2MnO3薄膜沿(110)取向生长.提高沉积温度到750℃时,厚度为12 nm的SrMnO3缓冲层就可以实现La0.8Sr0.2MnO3薄膜的(110)取向择优生长.     

C60薄膜硅衬底过渡层对金刚石薄膜的生成

用微波等离子体化学气相淀积方法，以Ｃ６０薄膜作为在硅衬底上的过渡层，无衬底负偏压。采用通常淀积金刚石薄膜的生长条件，在Ｃ６０薄膜上生长出多晶金刚石薄膜。     

退火气氛对BiFeO3薄膜电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在氟掺杂SnO2/glass(FTO/glass)衬底上制备BiFeO3 (BFO)薄膜,薄膜的退火气氛分别是空气、氧气、氮气,退火温度为500℃.XRD衍射图样表明BiFeO3薄膜结晶充分,没有杂相.剖面扫描电镜测试结果表明薄膜的厚度为600 nm.铁电性测试表明在空气中退火的BiFeO3薄膜能够观察...