直流磁控溅射制备AlN薄膜的结构和表面粗糙度

采用直流磁控反应溅射法,在Si(111)基底上成功制备了多晶六方相AlN薄膜.研究了溅射过程中溅射气压对薄膜结构和表面粗糙度的影响.结果表明:当溅射气压低于0.6 Pa时,薄膜为非晶态,在傅里叶变换红外光谱中,没有明显的吸收峰;当溅射气压不低于0.6 Pa时,薄膜的X射线衍射图中均出现了六方相的AlN(100)、(110)和弱的(002)衍射峰,说明所制备的AlN薄膜为多晶态,在傅里叶变换红外光谱中,在波数为677 cm-1处有明显的吸收峰;随着溅射气压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,而薄膜的沉积速率先增大后减少,且沉积速率较大有利于减小薄膜的表面粗糙度;在溅射气压为0.6 Pa时,薄膜具有最小的表面粗糙度和最大的沉积速率.     

RF-PECVD掺溴非晶碳氢膜的Raman光谱分析

在室温条件下,以溴乙烷为单体、氢气为载气,用13.56 MHz射频等离子体化学气相淀积方法(RF-PECVD)在硅片衬底上生长了掺溴非晶碳氢薄膜(a-C:Br:H).通过对其进行Raman光谱分析,研究了工作气压对薄膜结构的影响.结果显示:随着气体工作压力从20 Pa下降至5 Pa,样品D峰强度增强,I_D/I_G值逐步由1.18增加至1.36,G峰的位置向高频轻微移动;与此同时,薄膜生长方式逐步转为低能态形式生长,薄膜中sp~2C逐步由链式结构向环式结构转化.     

不同激发波长下单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的拉曼光谱比较

对不同激发波长下单壁和多壁碳纳米管的激光拉曼光谱进行了比较。发现单壁碳纳米管D峰强度和G峰强度的比值(ID/IG)几乎不随激发光子能量的改变而变化,多壁碳纳米管ID/IG值随着激发光子能量的增加以斜率0 3/eV减小。并对此现象进行了初步的分析。此外,还发现在1064nm激发波长下,单壁和多壁碳纳米管2500-3500cm-1之间拉曼峰的相对强度随着入射激光功率的增加而增加。     

电场条件下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长动力学研究

在室温、10Pa氩气环境氛围中,引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加直流电场,采用脉冲激光烧蚀技术制备了一系列纳米硅晶薄膜,衬底分布于以烧蚀点为圆心的弧形支架上.扫描电子显微镜、喇曼散射谱和X射线衍射谱检测结果表明:晶粒平均尺寸随着电压的增加逐渐变大,且靠近接地极板处的晶粒尺寸比与之对称角度处的略大;薄膜中晶粒面密度随着电压的增加先减小后增大而后再减小.     

工作气压对ZnO:Mn薄膜结构特性的影响

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积了一系列ZnO:Mn薄膜,结合Raman光谱、XRD衍射谱和SEM分析了工作气压对ZnO:Mn薄膜结构特性的影响。Raman拟合光谱显示,在工作气压从1 Pa增加至4 Pa的过程中,ZnO:Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构。但是,随着气压的降低,对应于E2(High)振动模式的Raman散射峰以及与Mn掺杂相关的特征峰左移,说明在低工作气压时,ZnO:Mn薄膜内晶格缺陷更多,晶格更加无序。这一结论也得到了XRD和SEM结果的证实。     

对二氯苯喇曼谱用于激光喇曼分光计中杂散光的半定量测试

本文详细研究了近波数区(20cm~(-1)附近)对二氯苯喇曼谱峰背比与激光喇曼分光计中杂散光的定量关系,并在此基础上提出了一种测试激光喇曼分光计中杂散光的半定量方法。     

X光电子谱辅助Raman光谱表征N含量对非晶金刚石薄膜的结构影响

用过滤阴极真空电弧沉积系统制备掺N非晶金刚石(ta-C:N)薄膜,通过在阴极电弧区和沉积室同时通入N2气实现非晶金刚石薄膜的N原子掺杂,并通过控制N2气流速制备不同N原子含量的ta-C:N薄膜.用X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱分析N含量对ta-C:N薄膜微观结构的影响.XPS分析结果显示:当N2气流速从2 cm3·min-1增加到20 cm3·min-1时,薄膜中N原子含量从0.84 at.%增加到5.37 at.%,同时随薄膜中N原子含量的增加,XPSC(1s)芯能谱峰位呈现单调增加的趋势,XPSC(1s)芯能谱的半高峰宽也随着N含量的增加而逐渐变宽.在Raman光谱中,随N原子含量增加,G峰的位置从1 561.61 cm-1升高到1 578.81 cm-1. XPs C(1s)芯能谱和Raman光谱分析结果表明:随N含量的增加,XPSC(1s)芯能谱中sp2/sp3值和Raman光谱中,ID/IG值均呈上升的趋势,两种结果都说明了随N原子含量增加,薄膜中sP2含量也增加,薄膜结构表现出石墨化倾向.     

RF溅射的SiO_2和SiO_2/Al/SiO_2薄膜的喇曼散射光谱研究

用射频溅射(RF Sputtering)法制成了SiO_2和SiO_2/Al/SiO_2薄膜。应用喇曼光谱研究了薄膜结构。结果表明:RF溅射制成的SiO_2薄膜是含有大量环结构缺陷的玻璃态;SiO_2/Al/SiO_2层状薄膜的喇曼光谱中观察到Al_2O_3的特征峰,证实了Al/SiO_2薄膜界面确有氧化还原反应发生;从喇曼光谱中Al_2O_3的特性峰的位置和相对强度可推断出,SiO_2/Al/SiO_2薄膜界面处的Al_2O_3是非晶γ-Al_2O_3。     

LaTiO3+x薄膜生长氧压对薄膜结构和输运性能的影响

利用脉冲激光沉积 (PLD)的方法,在750℃的生长温度,不同的氧气气氛下(6.6×10-4Pa～50Pa)制备了LaTiO3 x(LTO)薄膜.反射式高能电子衍射仪 (RHEED)实时监测表明我们所制备的薄膜表面平整光滑,面内取向较好.X射线衍射 (XRD)数据表明:LaTiO3 x薄膜特征峰的位置随生长氧压的变化而发生变化.当氧压增大时,衍射峰对应的2θ角减小,并且在中间氧压时,衍射峰宽化.我们认为氧压增大,使得薄膜中氧含量增加.随着x值的增加,薄膜的电输运性能发生显著改变.在高真空度条件下生长的薄膜表现出很强的金属性,当氧压增加时,材料的电阻率显著增大.实验中测量的所有样品的电阻率都保持正的温度系数,并且在一个相当大的温度区间内与温度的平方呈线性关系.     

溅射气压对非晶Hg1-xCdx Te薄膜微观结构和化学组分的影响（英文）

采用射频磁控溅射制备了非晶态结构的Hg1-xCdxTe薄膜,并利用台阶仪、XRD、原子力显微镜、EDS等分析手段对薄膜生长速率、物相、表面形貌、组分比例进行了研究。实验结果表明,溅射气压对薄膜生长速率、微观结构、表面形貌和化学组分有直接影响。随着溅射气压增大,其生长速率逐渐降低。当溅射气压高于1.1 Pa时,薄膜XRD图谱上没有出现任何特征衍射峰,只是在2θ=23°附近出现衍射波包,具有明显的非晶态特征;当溅射气压小于1.1 Pa时,XRD谱表现为多晶结构。另外,随着溅射气压的增加,薄膜表面粗糙度逐渐减小,而且溅射气压对薄膜组成的化学计量比有明显影响,当溅射气压为1.1 Pa时,薄膜中Hg的组分比最低,而Cd组分比最高。     

不同方法制备的类金刚石薄膜的XPS和Raman光谱的研究

分别利用金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法(FCVA)、直流磁控溅射法(SP)和脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法(PECVD)在硅片上沉积类金刚石膜层.并利用激光拉曼光谱法(Raman spectroscopy)和X射线光电子能谱法(XPS)对类金刚石膜层进行研究.通过研究分析发现,不同方法制备的类金刚石膜层的G峰位、D...     

电子助进化学气相沉积金刚石中发射光谱的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法，对源料气体为CH4/H2混合气的电子助进化学气相沉积（EACVD）中 的氢原子(H)、碳原子(C)以及CH基团的发射过程进行了模拟.研究了CH4浓度、反应室气压 和衬底偏压等工艺参数对发射光谱及成膜的影响.研究发现，CH基团可能是有利于金刚石薄 膜生长的活性基团，而碳原子不是；偏压的升高可提高电子平均温度及衬底表面附近氢原子 的相对浓度；通过氢原子谱线可测定电子平均温度并找到最佳成膜实验条件.该结果对EACVD 生长金刚石薄膜过程中实时监测电子平均温度，有效控制工艺条件，生长出高质量的金刚石 薄膜具有重要的意义. 关键词： 蒙特卡罗模拟 金刚石薄膜 发射光谱     

FTIR法研究BCN薄膜的内应力

采用射频磁控溅射技术,用六角氮化硼和石墨为溅射靶,以氩气(Ar)和氮气(N₂)为工作气体,在Si(100)衬底上制备出硼碳氮(BCN)薄膜。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)考察了不同沉积参数(溅射功率为80～130 W、衬底温度为300～500 ℃、沉积时间为1～4 h)条件下制备的薄膜样品。实验结果表明,所制备薄膜均实现了原子级化合。并且沉积参数对BCN薄膜的生长和内应力有很大影响,适当改变沉积参数能有效释放BCN薄膜的内应力。在固定其他条件只改变一个沉积参数的情况下,得到制备具有较小内应力的硼碳氮薄膜的最佳沉积条件：溅射功率为80 W、衬底温度为400 ℃、沉积时间为2 h。     

Mechanical properties of Al/a-C nanocomposite thin films synthesized using a plasma focus device

The Al/a-C nanocomposite thin films are synthesized on Si substrates using a dense plasma focus device with alu- minum fitted anode and operating with CH4/Ar admixture. X-ray diffractometer results confirm the formation of metallic crystalline Al phases using different numbers of focus shots. Raman analyses show the formation of D and G peaks for all thin film samples, confirming the presence of a-C in the nanocomposite thin films. The formation of Al/a-C nanocomposite thin films is further confirmed using X-ray photoelectron spectroscopy analysis. The scanning electron microscope results show that the deposited thin films consist of nanoparticles and their agglomerates. The sizes of th agglomerates increase with increasing numbers of focus deposition shots. The nanoindentation results show the variations in hardness and elastic modulus values of nanocomposite thin film with increasing the number of focus shots. Maximum values of hardness and elastic modulus of the composite thin film prepared using 20 focus shots are found to be about 10.7 GPa and 189.2 GPa, respectively.     

Raman characteristics of carbon nitride synthesized by nitrogen-ion-beam-assisted pulsed laser deposition

Raman characteristics of carbon nitride films synthesized by nitrogen-ion-beam-assisted pulsed laser deposition were investigated. In addition to the D (disorder) band and G (graphitic) band commonly observed in carbon nitride films, two Raman bands located at 1080–1100 and 1465–1480 cm^-1 were found from our carbon nitride films. These two bands were well matched with the predicted Raman frequencies for βC₃N₄ and the observed Raman bands reported for carbon nitride films, indicating their relation to carbon-nitrogen stretching vibrations. Furthermore, the relative intensity ratio of the two Raman bands to the D and G bands increased linearly with increasing nitrogen content of the carbon nitride films. Received: 30 October 2000 / Accepted: 5 February 2001 / Published online: 2 October 2001     

氢原子谱线与高质量金刚石薄膜

采用蒙特卡罗方法,对以CH₄/H₂混合气体为源气体的电子助进热丝化学气相沉积(EACVD)中的氢原子发射过程进行了模拟。在模拟中考虑了电子与H₂的弹性碰撞及振动激发、分解、电子激发(包括H_α, H_β, H_γ谱线的激发)、电离及分解电离等非弹性碰撞过程;与CH₄的碰撞考虑了弹性动量传输及振动激发、分解、电子激发、分解激发(包括H_α, H_β, H_γ谱线的激发)、电离及分解电离等非弹性碰撞过程。研究了不同实验条件下产生的H, CH₃的数目与氢原子谱线相对强度的关系,给出了一种利用氢原子谱线来获得最佳成膜实验条件的方法。对于有效控制工艺条件,生长出高质量的金刚石薄膜具有重要意义。     

Low energy repetitive miniature plasma focus device as high deposition rate facility for synthesis of DLC thin films

Diamond-like carbon (DLC) films were deposited on Si (1 0 0) substrate using a low energy (219 J) repetitive (1 Hz) miniature plasma focus device. DLC thin film samples were deposited using 10, 20, 50, 100 and 200 focus shots with hydrogen as filling gas at 0.25 mbar. The deposited samples were analyzed by XRD, Raman Spectroscopy, SEM and XPS. XRD results exhibited the diffraction peaks related to SiO₂, carbon and SiC. Raman studies verified the formation amorphous carbon with D and G peaks. Corresponding variation in the line width (FWHM) of the D and G positions along with change in intensity ratio (I_D/I_G) in DLC films was investigated as a function of number of deposition shots. XPS confirmed the formation sp² (graphite like) and sp³ (diamond like) carbon. The cross-sectional SEM images establish the 220 W repetitive miniature plasma focus device as the high deposition rate facility for DLC with average deposition rate of about 250 nm/min.     

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利用在线椭偏仪对非晶碳氢膜进行了光学常数、沉积率和刻蚀率的测量。在无直流负偏压或偏压较小时,薄膜呈现聚合物结构,折射率和消光系数较小;当增加直流负偏压时,薄膜的折射率和消光系数显著提高,所成膜为硬质非晶碳氢膜。在以CH4作为气源进行沉积时,随着偏压的增加,沉积率先升高再降低,在偏压为-100V时,沉积率为最大。H2/N2(30%N2)的混合气体的刻蚀率要比单独用H2作为刻蚀气体的刻蚀率要大。对于CH4/N2(30%N2),在偏压从0V增加到300V过程中,在大约50V时,基底上的薄膜有一个从沉积到刻蚀的转化过程。     

离子源辅助电子枪蒸发制备Ge1－xCx薄膜

应用电子枪蒸发纯Ge,考夫曼离子源辅助的方法在Ge基底上沉积了Ge1－xCx薄膜.制备过程中,Ge作为蒸发材料,CH4作为反应气体.通过改变CH4/(CH4+Ar)的气体流量比（G）,制备了G从40％到85％的Ge1－xCx薄膜.应用X射线衍射仪（XRD）测量了Ge1－xCx薄膜的晶体结构,使用傅里叶红外光谱仪（FTIR）测量了2～22 μm的光学透过率,X射线光电子能谱测试（XPS）计算得到C的含量随G的变化关系,用纳米压痕硬度测试计测量了Ge1－xCx薄膜的硬度,原子力显微镜（AFM）测量了G为60％,85％时Ge1－xCx薄膜的表面粗糙度.测试结果表明：制备的Ge1－xCx薄膜在不同的G值下均为无定形结构.折射率随着G值的增加而减小,在3.14～3.89之间可变,并具有良好的均匀性以及极高的硬度.     

脉冲激光气相沉积法制备的非晶CH薄膜特性分析

采用脉冲激光气相沉积(PLD)法,研究了氢气压强对非晶CH薄膜性能的影响。原子力显微镜图和白光干涉图显示,薄膜表面平整致密,随着氢气压强增大,粗糙度变大。拉曼光谱分析表明,氢气压强增加,G峰和D峰位置都在向高波数方向移动。傅里叶变换红外光谱分析显示,薄膜中存在sp3—CH2和sp2—CH等基团。最后,采用PLD漂浮法在最优参数氢气压强为0.3 Pa下,成功制备了不同厚度(100~300 nm)、满足一定力学强度、无明显宏观缺陷的自支撑CH薄膜。