沉积速率和氧分压对HfO2薄膜残余应力的影响

采用ZYGO MarkIII-GPI数字波面干涉仪对以K9玻璃为基底的电子束蒸发方法制备的HfO₂薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积速率、氧分压这两种工艺参量对HfO₂薄膜残余应力的影响.实验结果表明：在所有的工艺条件下,薄膜的残余应力均为张应力;随着沉积速率的升高,氧分压的减小,薄膜的堆积密度逐渐增大,而残余应力呈减小趋势.同时用X射线衍射技术测量分析了不同工艺条件下HfO₂薄膜的晶体结构,探讨了HfO₂薄膜晶体 关键词： 残余应力 2薄膜')" href="#">HfO₂薄膜 沉积速率 氧分压     

NiTi合金薄膜厚度对相变温度影响的X射线光电子能谱分析

采用X射线衍射和X射线光电子能谱实验手段对不同厚度的NiTi薄膜相变温度的变化进行了分析.结果表明在相同衬底温度和退火条件下,3?μm厚度的薄膜晶化温度高于18?μm厚度的薄膜.衬底温度越高,薄膜越易晶化,退火后薄膜奥氏体相转变温度As越低.薄膜的表面有TiO₂氧化层形成,氧化层阻止了Ni原子渗出;膜与基片的界面存在Ti₂O₃和NiO.由于表面和界面氧化层的存在,不同厚度的薄膜内层的厚度也不同,因而薄膜越薄,Ni原子的含量就越高.Ni原子的含量的不同会影响薄膜的相变温度. 关键词： NiTi合金薄膜 X射线衍射 相变 X射线光电子能谱     

聚乙烯薄膜中X射线穿透深度计算方法的验证

通过银镜反应在聚乙烯薄膜一面镀银膜,用不同入射角进行掠入射X射线衍射测量,利用对应银的衍射峰出现的条件验证了X射线穿透深度计算公式在进行高分子薄膜表征中的可行性.     

Ti缓冲层及退火处理对Si(111)基片上生长的ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应磁控溅射法在Si（111）基片上制备了带有Ti缓冲层的高c轴取向ZnO薄膜.通过X射线衍射分析和光致荧光光谱测量,研究了Ti缓冲层厚度和退火处理对ZnO薄膜结晶质量和光致荧光特性的影响.研究结果表明,Ti缓冲层的引入可以有效改善Si基片上ZnO薄膜的发光性能,但缓冲层存在一个最佳的厚度.薄膜应力是影响ZnO薄膜紫外荧光发射性能的重要因素,较小的残余应力对ZnO薄膜的紫外荧光发射是有利的,残余应力的存在可以改变ZnO薄膜紫外荧光发射能量.随着退火温度的增加,薄膜中的张应力增大,导致带隙宽度减小以及激子复合跃迁峰逐渐向低能方向移动. 关键词： ZnO薄膜 缓冲层 退火处理 应力分析     

ZrO2／SiO2多层膜中膜厚组合周期数及基底材料对残余应力的影响

ZrO₂／SiO₂多层膜由相同沉积条件下的电子束蒸发方法制备而成， 通过改变多层膜中高(ZrO₂)、低(SiO₂)折射率材料膜厚组合周期数的方法，研究了沉积 在熔石英和BK7玻璃 基底上多层膜中残余应力的变化. 用ZYGO光学干涉仪测量了基底镀膜前后曲率半径的变化， 并确定了薄膜中的残余应力. 结果发现，该多层膜中的残余应力为压应力，随着薄膜中膜厚 组合周期数的增加，压应力值逐渐减小. 而且在相同条件下，石英基底上所沉积多层膜中的 压应力值要小于BK7玻璃基底上所沉积多层膜中的压应力值. 用x射线衍射技术测量分析了膜 厚组合周期数不同的ZrO₂／SiO₂多层膜微结构，发现随着周期数增 加，多层膜的结晶程 度增强. 同时多层膜的微结构应变表现出了与所测应力不一致的变化趋势，这主要是由多层 膜中，膜层界面之间复杂的相互作用引起的. 关键词： 2／SiO₂多层膜')" href="#">ZrO₂／SiO₂多层膜 残余应力 膜厚组合周期数     

基于XRD的镀锌钝化膜残余应力试验研究

利用XRD技术测试了镀锌钝化膜结合界面的残余应力，同时通过电解抛光法检测了其厚度方向残余应力的分布规律，分析了残余应力对镀锌钝化膜结合强度的影响. 试验结果表明，镀锌钝化膜的残余应力均表现为压应力，并随着基体表面残余应力的增大而减小；钝化膜在2—10μm厚度方向的残应力为-274.5—-428.3MPa，其应力为梯度分布；镀锌钝化膜与基体的界面结合强度与其残余应力成反比，减小薄膜残余应力，有利于提高镀锌钝化膜与基体的结合强度. 关键词： X射线衍射法(XRD) 镀锌钝化膜 结合强度 残余应力     

X射线法测试Be应力的影响因素分析

Be在机械加工中往往产生很大的残余应力。因而测试铍的残余应力显得尤为重要。影响X射线法测量应力精度的因素有两大类：测量方法的带来的影响和Be本身力学参数特点的影响。X射线衍射法需要无应力校准样。铍的结构和力学参数是各向异性，且较明显，各晶面弹性模量大，晶粒粗大，这些因素的存在导致结构上的不均匀性会直接影响测试结果。     

沉积温度对氧化钇稳定氧化锆薄膜残余应力的影响

采用自制掺摩尔分数12%的YzO2的ZrO2混合颗粒料为原料,在不同的沉积温度下用电子束蒸发方法沉积氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜样品.利用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对氧化钇稳定氧化锆薄膜的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度对残余应力的影响.实验结果表明:随沉积温度升高,氧化钇稳定氧化锆薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力.且压应力值随着沉积温度升高而增大;用X射线衍射仪表征了不同沉积温度下氧化钇稳定氧化锆薄膜的微观结构,探讨了薄膜微观结构与其应力的对应关系,并对比了纯ZrO2薄膜表现出的应力状念.     

X射线三晶衍射研究YBa2Cu3Oy超导薄膜

应用X射线三晶衍射对LaAlO₃衬底上生长的YBa₂Cu₃O_y薄膜中的应力水平、存在的主要缺陷,以及薄膜与衬底的失配和取向关系等进行了研究。结果表明,薄膜在衬底上几乎完全松弛,应力很小,薄膜存在较严重的晶格取向差缺陷,这是影响薄膜晶体结构完整性的主要因素。此外,衬底与薄膜在垂直于表面和平行于表面方向都存在取向差。 关键词：     

溶胶凝胶旋转涂敷技术制备ZnO:In薄膜的结构特性

采用溶胶凝胶法,结合旋转涂敷技术在石英衬底上制备了210—240nm厚度的ZnO∶In薄膜.使用掠角入射X射线衍射(GI_XRD)、常规X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、光致发光谱以及不同入射角GI_XRD谱(α=1,2,3和5°)等手段,对不同掺杂浓度的ZnO∶In薄膜进行了结构分析.发现ZnO∶In薄膜内部是由大尺寸(002)晶向的无应力ZnO晶粒堆积而成,而薄膜表面主要是小尺寸的(002)和(103)晶粒,并且适量的In掺杂能有效改善ZnO薄膜内部的晶体结构特性. 关键词： ZnO∶In薄膜 晶体结构 掠角入射X射线衍射 溶胶凝胶法     

Residual stress and Curie temperature of Fe-N thin films prepared by dc magnetron sputtering at elevated temperature

Fe-N thin films were prepared by dc magnetron sputtering at elevated temperature of 80 °C. The residual stress of the thin film was characterized by means of grazing incidence X-ray diffraction method. The effect of magnetron sputtering parameter on residual stress was investigated. The results indicate that the nitrogen content in working gas has great effects on the residual stress in the Fe-N thin film, and the residual stress increases firstly and then decreases with the increasing of nitrogen content in working gas. Curie temperature measurement shows that tensile residual stress enhances the ferromagnetic-paramagnetic transition temperature of Fe-N thin films under the condition of same phase composition.     

过渡金属与F共掺杂ZnO薄膜结构及磁、光特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了过渡金属元素与F共掺杂Zn_0.98-xTM_xF_0.02O (TM_x=Cu_0.02, Ni_0.01, Mn_0.05, Fe_0.02, Co_0.05)薄膜, 进而利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见透过谱、光致发光及振动样品磁强计等研究了薄膜的表面形貌、微结构、禁带宽度及光致发光(PL)和室温磁学特性. 研究表明: 掺杂离子都以替位的方式进入了ZnO晶格, 掺杂不会破坏ZnO的纤锌矿结构. 其中Zn_0.93Co_0.05F_0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最大, 薄膜的结晶度最好且c轴择优取向明显; Zn_0.93Mn_0.05F_0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最小, 薄膜结晶度最差且无明显的c轴择优取; Cu, Ni, Fe与F共掺杂样品的颗粒尺寸大小几乎相同. TM掺杂样品均表现出很高的透过率, 同时掺杂后的薄膜样品的禁带宽度都有不同程度的红移. PL谱观察到Zn_0.98-xTM_xF_0.02O薄膜的发射峰主要由较强的紫外发射峰和较弱的蓝光发射峰组成. Zn_0.93Mn_0.05F_0.02O薄膜样品的紫外发光峰最弱, 蓝光发射最强, 饱和磁化强度最大; 与之相反的是Zn_0.96Cu_0.02F_0.02O薄膜, 其紫外发光峰最强, 蓝光发射最弱, 饱和磁化强度最小. 结合微结构和光学性质对Zn_0.98-xTM_xF_0.02O薄膜的磁学性质进行了讨论.     

Optoelectronic properties of SnO_2 thin films sprayed at different deposition times

This article presents the elaboration of tin oxide(SnO_2) thin films on glass substrates by using a home-made spray pyrolysis system. Effects of film thickness on the structural, optical, and electrical film properties are investigated. The films are characterized by several techniques such as x-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM), ultravioletvisible(UV–Vis) transmission, and four-probe point measurements, and the results suggest that the prepared films are uniform and well adherent to the substrates. X-ray diffraction(XRD) patterns show that SnO_2 film is of polycrystal with cassiterite tetragonal crystal structure and a preferential orientation along the(110) plane. The calculated grain sizes are in a range from 32.93 nm to 56.88 nm. Optical transmittance spectra of the films show that their high transparency average transmittances are greater than 65% in the visible region. The optical gaps of SnO_2 thin films are found to be in a range of 3.64 e V–3.94 e V. Figures of merit for SnO_2 thin films reveal that their maximum value is about 1.15 × 10-4-1?atλ = 550 nm. Moreover, the measured electrical resistivity at room temperature is on the order of 10-2?·cm.     

醇热反应低温合成锰钴镍热敏薄膜

锰钴镍复合氧化物是一种具有半导体性质的热敏材料. 本文采用金属有机沉积技术于室温条件下、在Si衬底上沉积一定 厚度的Mn_1.74Co_0.72Ni_0.54O₄金属 有机化合物薄膜, 并通过醇热反应进行低温结晶化合成, 可得到Mn_1.74Co_0.72Ni_0.54O₄结晶薄膜. 通过X 射线衍射、场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 以及阻温特性等测试方法表征, 讨论了醇热反应对锰钴镍热敏薄膜的物相结构、微观形貌以及电学性能的影响. X射线衍射图显示薄膜已出现尖晶石结构的特征峰. 电镜照片说明结晶薄膜的表面较为平整、孔隙率低. 阻温特性关系表明薄膜具有明显的负温度系数效应, 室温(≈27°) 电阻率约为303.13 Ω·cm. 关键词： 醇热反应 锰钴镍薄膜 热敏电阻 低温合成     

基于SSCVD方法的a-b轴取向ZnO薄膜制备

以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为单一固相有机源,采用单源化学气相沉积法(Single sour cechem icalvapor deposition,SSCVD)在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分析ZnO薄膜样品的晶体结构和微观形貌,并用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的锌氧化学计量比进行了分析。研究结果表明:在非平衡条件下所得到的ZnO薄膜沿a-b轴取向生长,基片温度对ZnO薄膜生长过程影响较大,随着基片温度的升高,薄膜呈现c轴生长趋势;晶粒成柱状、尺寸均匀、膜层结构致密;薄膜样品中n_Zn:n_O=0.985。     

High pyroelectric Ba0.65Sr0.35TiO3 thin films with Ba0.65Sr0.35RuO3 seeding-layer for monolithic ferroelectric bolometer

Ba_0.65Sr_0.35TiO₃ (BST) thin films were deposited by RF sputtering with a very thin Ba_0.65Sr_0.35RuO₃ (BSR) seeding-layer on Pt/Ti/SiO₂/Si substrate. The crystallization of BST thin films and the surface morphology of BSR seeding-layer were characterized by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM), respectively. XRD patterns show that the BSR seeding-layer affected the orientation of BST thin film, which is highly a-axis textured. It was also found that the BSR seeding-layer had a marked influence on the dielectric properties of BST thin films. Comparing with BST thin films directly deposited on Pt electrode, the dielectric relaxation can be suppressed and dielectric constant increased due to a possible reduction of interface oxygen vacancies at BST/BSR interface. Moreover, J–V measurement indicates that the leakage current density of BST thin films on BSR seeding-layer were greatly reduced compared with that of BST thin films directly on Pt electrodes. The pyroelectric coefficient of BST thin films with BSR seeding-layer is 7.57 × 10⁻⁷ C cm⁻² K⁻¹ at 6 V/μm at room temperature (RT). Our results reveal that high pyroelectric property of BST thin film could be achievable using BSR seeding-layer as a special buffer.     

In situ atomic force microscopy observation of hydrogen absorption/desorption by Palladium thin film

Grain structure changes in Pd thin film during hydrogen absorption and desorption were observed by in situ atomic force microscopy. The as-sputtered film had a smooth flat surface with 20-30 nm grains. Film that absorbed hydrogen showed buckling, caused by the compressive stress due to lattice expansion as Pd metal reacted with hydrogen to form the hydride. Grains on the buckles were agglomerated and deformed unlike those on flat areas beside the buckles. Film that absorbed and then desorbed hydrogen still showed some buckling; however, many buckles shrank and flattened when the compressive stress of lattice expansion was released during desorption. On both the remaining and the shrunken buckles, grain agglomeration was retained; whereas, the deformed grains reverted back to their original form. X-ray diffraction indicated compressive residual stress in the as-sputtered film and tensile residual stress in the film after hydrogen absorption/desorption. These results indicate that irreversible grain agglomeration is related to residual tensile stress in the film although agglomeration occurs only on the buckled areas.     

α-四噻吩薄膜的生长及性能研究

利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)研究了在氧化硅衬底上生长的α-四噻吩(α-4T)薄膜的表面形貌及分子取向。在低温下,获得了大尺寸、高有序的α-4T薄膜,为横向生长模式。衬底温度35 ℃以上转为纵向生长模式。晶体结构分析发现,α-4T薄膜属于单斜晶系,分子c-轴垂直基板排列。强的衍射峰和高有序的衍射峰意味着α-4T薄膜具有高的有序性和结晶性。电性能研究发现,提高衬底温度有利于提高薄膜的迁移率,衬底温度为35 ℃时器件迁移率为3.53×10^-2 cm²·V^-1·s^-1。但衬底温度进一步增加,迁移率反而下降,与原子力分析结果一致。低温退火可以降低器件的亚阈值陡度,从13.27 V·dec^-1降低到3.83 V·dec^-1,使器件的界面缺陷降低,电性能提高。     

p型多晶硅薄膜应变因子与掺杂浓度关系理论研究

多晶硅薄膜具有良好的压阻特性,晶粒结构和掺杂浓度决定其压阻特性.一般通过调节掺杂浓度改变压阻参数,但现有的多晶硅薄膜压阻系数与掺杂浓度的理论关系和适用范围不够全面.为了完善多晶硅薄膜压阻理论,基于多晶硅纳米薄膜隧道压阻模型,以及硅价带和空穴电导质量随应力改变的机理,提出了一种p型多晶硅薄膜压阻系数算法.该算法分别求取了晶粒中性区和复合晶界区的压阻系数π_(11),π_(12)和π_(44)的理论公式,据此可以计算任意择优晶向排列多晶硅的纵向和横向压阻系数.根据材料的结构特性,求取了p型多晶硅纳米薄膜和普通多晶硅薄膜应变因子,绘制了应变因子与掺杂浓度的关系曲线,与测试结果比较,具有较好的一致性.因此,该算法全面和准确,对多晶硅薄膜的压阻特性的改进和应用具有重要意义.