Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta和Co/AlOx/Co磁性薄膜中原子的化学状态

用射频／直流磁控溅射法制备了Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta和Co/AlOx/Co磁性薄膜,并利用X射线光电子能谱（XPS）和振动样品磁强计（VSM）研究了Ar/O2比与NiOx化学状态以及Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta薄膜磁性之间的关系。结果表明：当溅射气压为0．47Pa,Ar/O2为7：1时,制备的NiOx中的x≌1,镍为＋2价,相应的交换耦合场（Hex）最大;Ar/O2比偏离7：1时,NiOx层中出现单质镍和＋价的镍,相应的Hex也下降,单质镍的出现还会增大该磁性薄膜的矫顽力（Hc）,用XPS还研究了Co/AlOx/Co磁性薄膜中AlOx对Co膜的覆盖状况,Al层将Co膜完全覆盖所需要的最小厚度约1．8nm,采用角分辨XPS方法测出的Al的氧化物为Al2O3,氧化厚度为1．2nm。     

溅射制备NiTi薄膜的表面组态对晶化热处理的影响

溅射制备的NiTi薄膜因其在智能薄膜系统中的广泛应用而受到重视.通常情况下,溅射制备获得的NiTi薄膜是非晶.而非晶Ni-Ti薄膜没有形状记忆效应,因此要进行晶化热处理.但是,在较高温度和/或较长时间下晶化热处理时,我们发现有挥发物出来.分析结果表明其成分为Ti,在仪器的测量误差范围内,没有探测到Ni的存在.Ti的挥发导致表面腐蚀,并使薄膜的质量下降.如果假设NiTi薄膜的表面与内部组分是均匀一致的.那么,根据平衡蒸气压原理,就应该在挥发物中同时测量到Ti和Ni的成分.因此,只有弄清这个问题,才能够有目的地改进制备工艺.为获得高质量的薄膜打下基础.     

离子束溅射Fe和Cu薄膜初生过程的原位研究

薄膜初生过程对薄膜的结构,界面的形成和性能有着重要的影响.真空蒸发沉积薄膜的大量研究表明:薄膜的生长方式主要有3种:层状方式(Frank-van der Merwe Mode,FMMode)、岛状生长(Volmer-Weber Mode,VW Mode)和层岛混合型(Stranski-KrastanovMode,SK Mode).基片的种类、位向、表面状况和沉积温度对薄膜的初生过程也有较大的作用.然而,作为薄膜制备的主要方法之一的离子束溅射成膜初生过程的研究尚少见报道.由于离子束溅射成膜速度快、质量优、易控制而得到广泛应用.本文应用扫描Auger能谱仪原位研究离子束溅射纯元素成膜的初生过程.利用能谱仪的超高真空环境和二次离子枪完整地重复了正常的离子束溅射铜,铁元素的成膜过程,较为直观地了解了溅射成膜的整个过程.     

用对向靶溅射法制备巨磁阻超晶格薄膜

巨磁阻(GMR)超晶格薄膜(如Co/Cu,Ni/Ag以及Fe/Cr等系统)的研究已取得许多重要成果,其中Co/Cu多层薄膜受到特别重视,因其具有较高的室温巨磁阻效应,而且重复性好和容易制备,极有希望首先得到应用,已报道的制备方法包括分子束外延、超高真空蒸发以及磁控溅射,其中,磁控溅射法所得到的GMR较大,采用较为普遍,普通磁控溅射中铁磁靶材引起的磁屏蔽导致溅射率低,而且靶面溅蚀不均匀以及存在对薄膜的二次溅射等问题.本文用     

(Ni0.81Fe0.19)1-xCrx缓冲层上生长高各向异性磁电阻Ni0.81Fe0.19薄膜的研究

用直流磁控溅射方法制备了以(Ni0.81Fe0.19)1-xCrx为缓冲层的Ni0.81Fe0.19薄膜, 研究结果表明:当缓冲层厚度约为4.4 nm, Cr的浓度约为36(原子百分数)时, Ni0.81Fe0.19薄膜的各向异性磁电阻(AMR)值较大, 其最大值达3.35%. 原子力显微镜(AFM)及X射线衍射(XRD)研究表明:Ni0.81Fe0.19薄膜AMR值最大时, 其表面平均晶粒尺寸最大, Ni0.81Fe0.19(111)衍射峰最强.     

几种金属软磁合金的低频损耗

本文基于热起伏磁后效存在的假设讨论了晶粒取向3％Si—Fe、50％Ni—Fe、79％Ni—4％Mo—Fe、80％Ni—5％Mo—Fe和81％Ni—6％Mo—Fe合金低频损耗的非线性问题,给出了损耗分离的经验公式。     

种子层对FeCoNd薄膜的磁性影响研究

采用磁控共溅射方法制备了不同种子层的(Fe10Co90)80Nd20磁性薄膜,研究了种子层对结构和磁性的影响.结果表明,对于相同厚度的薄膜样品,Ta为种子层的样品没有面内各向异性,矫顽力(Hc)达91Oe(1Oe=79.58A/m),表面磁畴为条纹畴结构,具有弱的垂直各向异性;Cu为种子的样品,Hc为30Oe,样品具有面内磁各向异性,各向异性场为60Oe,磁谱测量显示自然共振频率为2.7GHz.对样品进行真空磁场热处理后静态磁测量结果表明,Ta为种子层的样品的磁性及磁畴结构都没有明显变化;Cu为种子层的样品的Hc随退火温度的升高先减小后增大,表面磁畴由制备态的局域条纹畴变为连续的条纹畴结构.     

耐高温垂直取向FePt 连续薄膜的表面形貌与磁性

用磁控溅射法在加热到400℃的MgO(001)单晶基片上沉积了总厚度为25 nm 的[Fe(0.6 nm)/Fe_30.5Pt_69.5(1.9 nm)]₁₀ 多层连续薄膜, 总成分配比为Fe₅₀Pt₅₀. 然后对其在[500, 900]℃温度范围进行真空热处理, 分析了热处理温度对薄膜表面形貌、晶体结构以及磁特性的影响. 结果表明, 在加热基片上生长的FePt 薄膜, 层间已经发生扩散, 形成无序的A1 相. 经过700℃以上的高温热处理, 薄膜转变为具有(001)织构的L1₀相FePt 合金, 易磁化轴沿垂直于膜面的方向, 有序度大于0.85, 单轴磁晶各向异性能约2.7×10⁷ erg/cc. 利用扩散后残存的周期性微弱成分起伏, 可以使薄膜在800℃以下保持形貌连续. 用原子力显微镜对薄膜表面进行观察证实, 在780℃进行热处理, 薄膜的表面最平整. 这种优质的连续薄膜可以应用于微加工制作超高密度垂直磁记录阵列介质.     

脉冲激光沉积（PLD）晶态4H—SiC薄膜

碳化硅因具有许多独特而优异的物化性能,长期受到广泛重视,特别是作为光电、半导体材料更受到青睐。然而,由于碳化硅制备优质单晶材料的困难,使得其应用受到阻滞。故探索制备大面积高质量晶态碳化硅薄膜的研究成为重要的课题。寻求新的较低温度下制备优质晶态碳化硅薄膜的方法和条件将具有重要意义。     

电化学制备铁磁金属纳米点接触的磁电阻

运用机械抛光技术在单面敷铜板表面制备了由两根宏观金属铜薄膜电极组成的"T"形结构微米间隙,在"T"形结构微米间隙之间运用电阻负反馈控制电化学过程的方法制备了铜电极纳米间隙,在纳米间隙之间,同样运用电阻负反馈控制电化学过程的方法制备了不同大小接触面积的具有极小磁致伸缩效应特性的Ni80Fe20铁磁金属纳米点接触.测量和比较了不同接触面积的Ni80Fe20纳米点接触的磁电阻,结果表明Ni80Fe20纳米点接触的磁电阻与接触面积之间没有必然关系;在铜电极纳米间隙之间制备的Ni80Fe20纳米点接触可以减少在测量磁电阻时磁致伸缩效应对所测量的磁电阻效应的影响,而它的磁电阻大小与具有明显磁致伸缩效应的Ni纳米点接触的磁电阻大小相近,实验结果一定程度上说明了铁磁金属纳米点接触的弹道磁电阻效应与磁致伸缩效应的关系极小,但由于运用各种方法制备的铁磁金属纳米点接触在本质上都属于两个各向异性微观界面之间的机械点接触行为,所以并不能排除在测量磁电阻时随外加磁场变化而变化的两个点接触界面之间相互作用力引起的电阻变化对所测量的弹道磁电阻效应的影响.     

沸石分子筛的表面定向生长与组装

沸石分子筛阵列或薄膜在膜分离、膜催化、化学传感器与微电子器件等领域有广泛的应用前景. 原位水热合成和载体表面的晶粒自组装是制备沸石分子筛阵列和薄膜的两种主要方法, 近年来受到国内外科技工作者的普遍关注, 取得了很多突破性进展. 对于原位水热合成法, 可以通过载体表面的改性或合成条件的调控来实现沸石分子筛晶体在载体表面的定向成核、生长, 最终获得单一取向的多晶沸石分子筛阵列或薄膜. 对于载体表面的晶粒自组装过程, 可以通过不同的结合方式将沸石分子筛晶粒组装到载体表面, 实现膜层微结构的调控, 制备出结构有序的沸石分子筛阵列或薄膜. 对近年来国内外在沸石分子筛晶体表面定向生长和组装方面取得的重要结果进行总结与评述, 内容涉及: (1) 在原位水热条件下通过载体表面植入功能基团、改变载体表面微结构以及调变合成液组成等措施, 获得高度取向的沸石分子筛阵列或薄膜; (2) 利用共价键、离子键和分子间键作用在载体表面组装沸石分子筛晶粒, 制备高度覆盖、结构有序的晶体阵列或薄膜; (3) 表面组装与微接触印刷、光刻技术结合制备图案化的沸石分子筛阵列或薄膜. 最后介绍了分子筛阵列和薄膜的一些功能和应用, 并对沸石分子筛表面定向合成与组装研究需要进一步关注的若干问题进行了展望.     

银纳米线网络的高有序排列及其图案化设计

银纳米线的有序排列及图案化,是制备柔性触控感知单元结构的关键步骤,也是银纳米线透明导电薄膜实际应用的最具挑战性的难题之一.传统的银纳米线有序化具有涂布速度慢、流体动力小、有序化程度不高等缺点.本研究使用0.4 wt%超细银纳米线(直径20 nm)的乙醇溶液在快涂布速度下(60 mm/s)制备了有序化程度高达0.82的银纳米线透明导电薄膜.银纳米线网络的超高有序化归因于毛细管作用力和流体动力的大幅度增加.在有序化银纳米线网络结构的基础上,利用常规光刻法和湿法刻蚀制备导电通道,通道宽度范围为20～500μm,精度高达99%以上,为其在可拉伸电极中的实际应用提供了参考.     

电化学沉积卟啉-苝酰亚胺分子阵列薄膜

酸性介质中质子化的卟啉单元形成可电泳的物种, 利用该性质通过电化学方法制备了卟啉-苝酰亚胺分子阵列的固体薄膜. 吸收光谱证明吸附的酸能够在薄膜形成后可逆地排除, AFM测试结果表明得到了均匀的卟啉-苝酰亚胺分子阵列薄膜. 这项工作为解决大型分子阵列因溶解度低而不能溶液加工成膜、因升华温度太高而不能通过真空气相沉积制备薄膜的难题开辟了新的路线.     

外围全氟取代的1, 3, 5-三苯乙烯基苯: 真空沉积膜的表面形貌与疏水性能

报道了全反式-1, 3, 5-三(2′, 3′, 4′, 5′, 6′-五氟苯乙烯基)-苯(TPFSB)的合成及其真空沉积膜的性能. 原子力显微镜(AFM)观测发现, 真空沉积在石英衬底上的TPFSB薄膜的表面形貌依赖于薄膜厚度, 厚度小于30 nm时, 薄膜呈现孤岛状生长模式; 当厚度大于30 nm时, 衬底表面大部分被覆盖, 表面形貌呈现微纳米镶嵌的等级结构. 当薄膜厚度从40 nm增大到100 nm, 衬底温度从30℃升高到70℃时, 这种等级结构保持不变, 表现出良好的形态稳定性. 在50 nm厚的薄膜表面, 10 mg水滴的接触角为149°, 证明薄膜具有优良的疏水性能.     

在450—550℃下原位激光制备高T_c超导薄膜

然而,实用的制备超导薄膜的方法是被称之为低温制备法,或原位低温制备法,这种方法是指在相对低的温度下就可制取性能优良的高T。超导薄膜,而且薄膜与基片间的反应被大大减小,所以,只要能够制取优质的超导薄膜,在制备过程中所需温度越低,这种制备技术的适用性就越大,到目前为止,在较低的温度下(600—780℃)制取性能较优的高T_c超     

Ti/N粒子沉积能量对氮化钛薄膜表面层微结构的影响

用直流(d.c)反应磁控溅射沉积技术、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜成像(TEM)微结构分析方法, 研究了氮化钛薄膜表面层固态结构随凝聚增原子能量的变化情况. 发现沿(111)和(002)晶面方向择优生长的TiN_x层的点阵参数(a₀)与衍射峰半高宽(FWHM)的变化和载能束引起薄膜微观相成分、晶面内压应力、晶粒尺寸和结构缺陷密度紧密相关. 在新的理论框架下, 分别计算了氮化钛薄膜表面上每个凝聚原子的有效迁移, 薄膜表面达到最小能量状态时每个凝聚原子应该获得的平均能. 实验观察的结果在理论分析中得到了定量解释.     

溅射沉积无定形硅薄膜的激光外延研究

用热处理方法对单晶硅上的无定形硅薄膜进行外延再生长,需要在超高真空和高温(≥1000℃)条件下才能实现.我们用激光外延可以使在10~(-6)托真空条件下溅射沉积的无定形硅薄膜,不需要衬底表面的溅射清洗和高温热分解,就能得到满意的外延层.激光外延给半导体工艺提供了一种有前途的新技术.     

液体基底表面金属薄膜的特殊力学性能及复杂有序结构

利用真空热蒸发方法在液体(硅油)基底表面制备了铝、铁等多种具有自由支撑边界条件的金属薄膜系统, 研究了其特殊的力学性能及由此引起的复杂表面有序结构. 实验结果表明, 此类薄膜中存在自边界向内部区域呈不断衰减的压应力场, 导致裂纹在薄膜边界处凝聚产生并逐渐往薄膜纵深区域延伸. 由于固体薄膜和液体基底之间的切向作用能几乎为零, 金属薄膜可较自由地在硅油表面作整体滑移运动. 伴随着压应力的不断释放, 裂开后的薄膜片之间发生碰撞挤压并逐渐相互穿插叠加, 最终形成具有反对称特征的带状有序结构. 基于此类薄膜系统特殊的力学行为, 对有序结构的形貌特征和生长机理进行了详细的分析讨论.     

Fe-氧化物薄膜的室温低场正磁电阻和高场负磁电阻

采用对靶溅射技术制备了多相共存的Fe-氧化物薄膜. X射线衍射和X射线光电子能谱的测试表明薄膜存在有多相: Fe, Fe₃O₄, γ-Fe₂O₃, FeO. 高分辨透射电子显微镜结果表明薄膜由柱状颗粒结构组成, 其中核心是未氧化的Fe, 外壳为Fe的氧化物. 在室温时, 低场正磁阻和高场负磁阻共存于Fe-氧化物薄膜中, 利用壳层模型给出了初步解释. 非线性电流-电压曲线和光生伏特效应进一步验证了薄膜的隧穿电导特性.     

一种简单的金刚石薄膜场致发射器件

随着半导体工艺在真空微电子学中的广泛应用,场致发射平板显示技术得到迅速发展。利用场致发射冷阴极制备的平板显示器件及象素发光管,具有功耗低、体积小和亮度高的特点,在乎板显示和大屏幕显示方面,具有很强的竞争力。金刚石薄膜和类金刚石薄膜具有较低的起始发射电场和较高的电流密度,其作为新型冷阴极在平板显示中的应用引起国内外的极大关注,被认为是较好的场致发射材料。