C轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用直流磁控反应溅射法制备AlN薄膜.研究了靶基距、衬底温度和电极材料对AlN薄膜择优取向的影响.用XRD、AFM表征了AlN薄膜的结构、表面形貌.结果表明衬底温度为300℃、靶基距为3cm,在Pt电极上可沉积高质量的C轴择优取向AlN薄膜.     

用于FBAR的C轴取向AlN压电薄膜的研制

用射频（RF）反应磁控溅射法,在硅基片上制备出了具有较低表面粗糙度、C轴择优取向的AlN压电薄膜.讨论了溅射功率对AlN压电薄膜结构和形貌的影响、氮气含量对AlN压电薄膜成分的影响以及低温退火对薄膜表面粗糙度的影响.XRD和SEM结果表明：随溅射功率增大,AlN压电薄膜C轴择优取向增强;当功率为350W时,AlN压电薄膜（002）面摇摆曲线半高宽为4.5°,薄膜表现出明显的柱状结构.EDS成分分析表明：随氮气含量的提高,AlN压电薄膜的元素比接近于化学计量比.低温退火工艺的引入将薄膜表面的均方根粗糙度由4.8nm降低到2.26nm.     

基于AlN压电层的薄膜体声波谐振器

以AlN薄膜为压电层,采用体硅微细加工工艺制备背空腔型结构薄膜体声波谐振器.材料测试结果表明,在优化溅射工艺下沉积的AlN薄膜具有(002)择优取向及良好的柱状晶结构.扫描电镜表征结果证实所制得空腔背部平滑且各向异性较好.用网络分析仪测试可知,所制得的谐振器具有较好的频率特性:谐振频率为2.537 GHz,机电耦合系数3.75%,串、并联品质因数分别为101.8、79.7.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

射频功率对射频磁控反应溅射制备AlN薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了AlN薄膜,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的AlN薄膜,各工艺参数中射频功率对其择优取向的影响最大.XRD表征了AlN薄膜的结构,进而选择出最优射频功率.     

磁控溅射制备多孔柱状晶ZrO2薄膜

采用反应磁控溅射倾斜沉积(GLAD)的方法制备了多孔柱状晶的ZrO2薄膜,研究了不同沉积角和靶基距对薄膜结构和光学性质的影响.结果表明,倾斜沉积的ZrO2薄膜具有倾斜的柱状结构,柱状晶之间存在空隙(宽度小于100nm),平均晶粒大小约为10nm.沉积角大小的改变在一定程度上可以改变ZrO2薄膜中某些晶粒的取向.增大沉积角和增加靶基距均可使薄膜的折射率减小、孔隙率增大、沉积速率减小,不同的是增大沉积角会增大柱状倾斜角,而增加靶基距会减小柱状倾斜角.沉积角为75°时可制备出折射率为1.56、孔隙率为41.7%的ZrO2薄膜.     

ZnO薄膜的粉靶溅射沉积

氧化锌是一种重要的压电与光电材料,用粉靶代替常规的固体陶瓷靶溅射沉积ZnO薄膜,对基底的加热温度、溅射气压和氧气的混合比率等沉积条件对氧化锌薄膜特性的影响进行了研究,主要对沉积在玻璃基片上的ZnO薄膜进行了X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及台阶仪的测量和分析比较,用粉靶溅射的ZnO薄膜具有很好的C轴长相和很窄的衍射峰半宽(0.2°～0.27°)。因为ZnO膜在C轴方向有很强的压电性,从而也说明了用粉靶溅射的ZnO薄膜具有很好的压电特性。分析和测量结果显示用粉靶溅射ZnO薄膜的最佳条件是:(1)基片加热温度为300～400℃。(2)氧气的混合含量为0.5～0.8.(3)溅射气压为1～2 Pa。得出了利用粉靶溅射制备的ZnO薄膜与用陶瓷靶制备同样具有很好的性能。     

基于Mo/SiO2布拉格声反射器的体声波谐振器的制备及其性能分析

采用射频反应磁控溅射法在p型(100)单晶硅衬底上交替沉积Mo/SiO2薄膜作为布拉格声学反射层,通过原子力显微镜(AFM)及扫描电子显微镜(SEM)分别表征声反射层薄膜的表面和截面形貌,研究溅射工艺条件对SiO2薄膜微观形貌的影响.采用MEMS工艺流程制备基于c轴择优取向AlN压电薄膜的SMR型谐振器.并对谐振器的S11参数进行测试分析,得到谐振器的中心频率为1.7 GHz,表明实验所制备的SMR型谐振器在质量传感方面具有一定的应用前景.     

衬底温度对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同衬底温度下制备薄膜的相结构和表面形貌进行分析.结果表明,在衬底温度为400℃时制备的ZnO薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀,结构致密,且沿c轴择优生长.     

〈101〉取向织构氮化铝薄膜的制备研究

采用直流溅射法在室温条件下制备〈101〉取向织构的氮化铝(AlN)多晶薄膜,研究实验条件(溅射功率、氩气和氮气流量等)对氮化铝薄膜的成膜速率、结构、颗粒度、应力等性能的影响,得到了较佳的制备条件.本研究结果具有成膜温度低、溅射功率小、沉积速率高和薄膜高度织构等优点,对高性能氮化铝薄膜的制备及应用研究具有一定的参考价值.     

类金刚石薄膜的拉曼光谱研究

采用直流磁控溅射的方法在不同工艺参数(气压和功率)下制备出不同性质的类金刚石(DLC)薄膜,并利用拉曼光谱对其进行表征.实验结果表明工作气压对DLC薄膜性质的影响非常显著,而溅射功率对其的影响较小.功率在100 W下制备的DLC薄膜,I(D)/I(G)值从1.4减小到0.7随着气压从0.3 Pa增加到3 Pa;气压在0.3 Pa下制备的DLC薄膜,I(D)/I(G)值随着功率从30 W增加到300 W只有略微的增加.这是因为气压的升高会增加溅射出来的碳粒子与气体之间的碰撞次数,经过多次的碰撞会随碳粒子的尺寸进一步减小,从而得到更为无序的DLC薄膜;而功率影响的主要是溅射率,对DLC薄膜的溅射过程影响很小.DLC薄膜的I(D)/I(G)值随着薄膜厚度的增加先减小后增加,这是受基底界面和基底温度共同影响所导致的.     

Ga2O3/ITO/Ga2O3深紫外透明导电膜的研究

采用常压烧结方法制备了Ga2O3陶瓷靶,用X射线衍射仪、金相显微镜对Ga2O3陶瓷靶的结构和形貌进行了研究.用射频磁控溅射Ga2O3陶瓷靶材和直流磁控溅射ITO（锡铟氧化物）靶材分别制备了Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜,用紫外-可见分光光度计、四探针测试仪对Ga2O3薄膜、Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光学透过率和电阻率进行了表征.Ga2O3薄膜不导电,光学带隙5.1 eV;Ga2O3（45 nm）/ITO（14 nm）/Ga2O3（45nm）膜在300 nm处的光学透过率71.5%,280 nm处60.6%,电阻率1.48×10-2Ω.cm.ITO层的厚度影响Ga2O3/ITO/Ga2O3膜的光电性质.     

电流体动力学技术制备纳米TiO2多孔薄膜

采用水热合成法合成纳米TiO2溶胶并配合一定量的高分子分散剂聚乙烯醇制备成镀膜所用的溶胶。利用电流体动力学技术(EHD)将镀膜液均匀地喷涂到氟掺杂导电玻璃表面,高温烧结后制备得到纳米TiO2多孔薄膜。通过SEM、TEM、XRD及紫外-可见吸收光谱等研究方法对制备得到的TiO2多孔薄膜进行结构表征。结果表明:所得多孔薄膜由纳米颗粒组成的亚微米级的球形团簇构成,在纳米颗粒及球形团簇间存在着从纳米到亚微米的连续尺寸的孔道分布。所制备的多孔薄膜可应用在光催化和染料敏化太阳能电池等领域。     

用于快速、无损检测阳极氧化铝阻挡层厚度的光谱方法

报道一种用于快速、无损检测阳极氧化铝（Anodic Aluminum Oxide,AAO）阻挡层的光谱方法.通过两步阳极氧化法制备了孔径均一,孔道相互平行的纳米孔氧化铝薄膜;用紫外-可见-近红外（UV-VIS-NIR）光谱仪研究了不同阻挡层厚度的样品的透射光谱;结果表明,在可见-近红外光范围内,有阻挡层的纳米孔氧化铝薄膜的透射光谱出现振荡波,而且其波峰（谷）的数目与AAO的阻挡层厚度成线性关系,其线性相关系数为0.99979.这一发现为快速无损检测AAO阻挡层厚度提供了一种简单而高效的方法.     

Cu衬底上ZnO纳米结构及其光催化性能分析

采用两步电化学沉积法在Cu衬底上沉积得到ZnO纳米结构薄膜。用X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对其结构及形貌进行表征,发现先在Cu衬底上沉积一层Zn致密膜,更有利于在其表面上得到附着力强、形貌较好的ZnO纳米结构膜。系统考察了沉积温度和沉积时间等工艺参数对ZnO纳米结构的影响。结果表明,沉积温度和沉积时间对晶体结构和形貌有显著影响,通过对工艺进行适宜控制可以得到结晶性良好的六方纤锌矿型ZnO纳米结构膜。以罗丹明B为目标有机污染物,分析了ZnO膜的光催化性能,表明所制备的ZnO膜可以作为光催化剂,其光催化效率可达到72.4%。     

Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究

 采用溶胶 凝胶法,在玻璃衬底上制备出Al-Y共掺杂的ZnO透明导电薄膜。X射线衍射(XRD)表明,Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向。制备的Al-Y共掺杂ZnO薄膜电阻率最小值为1.63×10² Ω·cm,在可见光区(400-800 nm)平均透过率超过85 %。     

衬底温度对ZnO：Al薄膜结构和光透过性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的沉积温度（450～530℃）在石英衬底上制备出具备较高光学质量的ZnO：Al（AZO）薄膜.通过X射线衍射谱（XRD）研究了薄膜的结构,用扫描电子显微镜（SEM）研究了薄膜的表面形貌,用紫外可见（UV）分光光度计对薄膜的光透过特性进行了测试分析.结果表明：所制备薄膜在可见波段具有较高透过率,并且沉积温度对AZO薄膜的结构和光透过性能有很大影响.在衬底温度为470℃时得到的AZO薄膜具有（002）择优取向,结晶质量最好、光透过率最高,在可见光区平均透过率达到85%以上.     

非晶硅薄膜的制备及晶化研究

采用磁控溅射技术首先在玻璃基片、单晶硅片上溅射非晶硅薄膜再在其表面溅射铝膜,并用快速退火炉在不同温度下进行退火。利用台阶仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征。结果表明:在功率120W,气压1.5～2.5pa,时间为3.5～4.5h的条件下可制备得非晶硅薄膜,Al诱导能降低晶化温度,并在500～600℃间存在一最佳晶化温度。     

碱浸处理对壳聚糖膜性质的影响

分别通过浇铸-蒸发法和浇铸-蒸发-碱浸法制备了壳聚糖膜,采用扫描电镜(SEM)、Fourier红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对膜的微观结构进行了表征,并分析了碱浸处理对膜的外观形貌、厚度、拉伸强度、断裂伸长率、可挥发物含量、接触角、水蒸气透过系数、总溶解物含量和溶胀指数等性质的影响.结果表明:碱浸处理将膜中的壳聚糖乙酸盐还原为壳聚糖,降低了膜中共价键的振动强度,但对膜的表面形貌没有影响.壳聚糖膜经过碱浸处理后,其厚度、可挥发物含量、总溶解物含量、溶胀性都减小,其接触角、拉伸强度、断裂伸长率都增大.碱浸法处理提高了壳聚糖膜的机械性能和防水性能.研究结果为经过碱浸处理的壳聚糖膜的实际应用提供了技术依据.     

新型含吡啶环芳香二胺及其聚酰亚胺的微波辐射合成

在微波辐射条件下,首先由改进的Chichibabin反应和水合肼催化还原合成了一种新型含吡啶环的芳香二胺(PBAP),然后由此经"两步法"分别制备了其均聚和共缩聚聚酰亚胺.利用FT-IR和1H NMR对PBAP和两种聚酰亚胺的结构进行测试分析,通过TGA和溶解性能测试对聚酰亚胺的性能进行分析.结果发现:通过共缩聚方法在聚酰亚胺分子链中引入柔性的醚键、大的苯环侧基和芳香杂环,使其在保持良好的热稳定性(在N2中的T10%为569.5℃)的同时,可进一步提高聚合物的溶解性能,使其具有一定的加工使用性能.