等离子体增强化学气相沉积法制备含氢类金刚石膜的紫外Raman光谱和X射线光电子能谱研究

利用脉冲辉光放电的方法,在硅片上采用不同的沉积工艺制备了含氢类金刚石膜层,并采用Raman光谱和X射线光电子能谱(XPS)对膜层进行表征.用Raman光谱仪在波长为325 nm的紫外光源的激励下观察膜层的键结构.紫外Raman光谱对含氢类金刚石膜是非常有用的,它能有效避免可见光Raman光谱测量时的荧光干扰,清晰地得到膜层的D峰和G峰.同时利用XPS分析得到膜层的sp3键含量,并与Raman光谱所得数据进行比较.通过Raman光谱和XPS分析可以发现,在紫外光源的激励下,膜层的G峰峰位向高频移方向移动,G峰峰位、I(D)/I(G),G峰半高宽和sp3键含量之间存在一定的关系.     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究:(Ⅰ)sp结构与化学键分析

以CF4,CH4和N2为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同功率下制备了含氮氟化类金刚石膜.用俄歇电子能谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对薄膜的电子结构和化学键进行了表征,并结合高斯分峰拟合方法分析了薄膜中sp2,sp3结构比率.结果表明,制备的薄膜属于类金刚石结构,不同沉积功率下,薄膜内的sp2/sp3值在2.0—9.0之间,随着沉积功率的增加薄膜内sp2的相对含量增加.膜内主要有C—Fx(x=1,2),C—C,CC和CN等化学键.沉积功率增加,C—C基团增加,膜内F的浓度降低,C—F基团减少,薄膜的关联加强,稳定性提高.     

X射线光电子能谱辅助Raman光谱分析类金刚石碳膜的结构细节

分别采用具有和不具有弯曲弧磁过滤器的两种真空阴极弧离子镀方法,在不同工艺参量下制备了类金刚石碳膜.采用Raman光谱和X射线光电子能谱(XPS),分析了不同工艺参量下的类金刚石碳膜的键结构,通过对Raman光谱的D峰、G峰和C1s电子结合能峰位、强度的对比,详细讨论了沉积工艺参量对类金刚石碳膜结构的影响.研究发现,不同工艺下具有高强度D峰Raman光谱的类金刚石碳膜,其C1s电子结合能却分别位于284.15,285.50eV,表明高度石墨化和高度金刚石化两种状态类金刚石碳膜,都可以形成具有高强度D峰Raman光谱曲线 关键词： 类金刚石碳膜 Raman光谱 X射线光电子能谱     

N离子注入对金刚石膜场发射特性的影响

不同剂量的N离子被注入到化学气相沉积金刚石膜内，研究了表面结构及场发射特性的变化.Raman谱和x射线光电子能谱分析表明，N离子的注入破坏了金刚石膜表面原有的sp3结构，并在膜内形成大量的sp2 C—C 和sp2 C—N 键.样品的场发射测试显示N离子的注入显著提高了金刚石膜场发射特性，膜的场发射阈值电场从注入前的18 V/μm下降到注入后的4 V/μm.金刚石膜场发射特性的提高归因于N离子注入后膜内sp2 C键含量的增加和体内缺陷带的形成，这些变化能改变膜的表面功函数，提高Feimi能级，降低电子隧穿表面的能量势垒. 关键词： 场致电子发射 N离子注入 金刚石膜 热丝化学气相沉积     

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.     

微波等离子体化学汽相沉积法沉积CNx膜的研究

对用微波等离子体化学汽相沉积法沉积在Si基片上的CN_x膜分别进行Raman散射、X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电子显微镜等技术的分析与测试. Raman散射的研究结果表明在CH₄与N₂的流量比低于1∶8时，CN_x膜的散射谱中以非晶石墨峰的形式出现.当流量比为1∶8时，则表现为较尖锐的C≡N键(2190cm^-1)的特征峰；从X射线光电子能谱的分析结果可以看出C，N成键的方式主要是C≡N键和C—N 关键词：     

a-C:H膜化学结构对光学性能的影响

选用体积分数为99.999 9%的H2及反式-2-丁烯(T2B)为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了a-C;H薄膜.利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp3/sp2杂化键比值和sp3C杂化键分数.结果表明:薄膜中氢含量较高,主要以sp3C-H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp3/sp2杂化键比值和sp3C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高.应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400～1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示:a-C:H薄膜透过率可达98%.光学常数公式计算得到工作压强为4～14 Pa时光学带隙在2.66～2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大.结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp3键减小,从而促使透过率、光学带隙增大.     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

液相电化学法制备类金刚石薄膜及其摩擦性能研究

采用自行设计的液相法沉积装置,以甲醇有机溶剂作为碳源,利用液相电化学沉积技术在不锈钢及Si基底上制备了类金刚石薄膜;用扫描电镜、Raman光谱仪表征了沉积薄膜的表面形貌和结构;用UMT-2M摩擦磨损试验机对两种沉积薄膜进行了摩擦性能测试。结果表明:经电化学沉积的类金刚石薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;Raman光谱在1 332cm-1处有强的谱峰,与金刚石的特征峰相吻合,其中不锈钢基底上薄膜的sp3含量更高;不锈钢基底沉积膜的摩擦系数为0.12,Si片基底沉积膜的摩擦系数为0.10;不锈钢基底沉积膜的耐磨性较Si片沉积膜高。     

Fe离子注入多晶Al2O3的光电子能谱研究

本文应用光电子能谱(XPS)方法分析Fe离子注入多晶Al₂O₃样品中各离子的存在状态。通过微机对谱峰进行高斯拟合处理,得出注入离子Fe不同价态的相对含量。 关键词：     

α-C∶H膜化学结构对光学性能的影响

 选用体积分数为99.999 9%的H₂及反式-2-丁烯（T2B）为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C∶H薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数。结果表明：薄膜中氢含量较高,主要以sp³C—H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高。应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400~1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示: α-C∶H薄膜透过率可达98%。光学常数公式计算得到工作压强为4~14 Pa时光学带隙在2.66~2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大。结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp³键减小,从而促使透过率、光学带隙增大。     

α-C∶H膜化学结构对光学性能的影响

 选用体积分数为99.999 9%的H₂及反式-2-丁烯（T2B）为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C∶H薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数。结果表明：薄膜中氢含量较高,主要以sp³C—H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高。应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400~1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示: α-C∶H薄膜透过率可达98%。光学常数公式计算得到工作压强为4~14 Pa时光学带隙在2.66~2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大。结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp³键减小,从而促使透过率、光学带隙增大。     

快速前处理TFA-MOD制备YBCO超导薄膜的研究

三氟乙酸盐金属有机物沉积(TFA-MOD)方法是制备YBa2Cu3O7(YBCO)超导薄膜最有应用前景的方法之一。采用快速前处理TFA-MOD的方法在LaAlO3单晶基片上生长YBCO薄膜并与常规的TFA-MOD方法进行对比研究。XRD分析表明用快速前处理TFA-MOD方法制备的YBCO薄膜的c轴取向一致性,没有常规的TFA-MOD制备的YBCO薄膜好。SEM的分析表明快速前处理TFA-MOD制备的YBCO超导薄膜表面有孔洞和YBCO(103)取向生长的晶粒,常规方法制备的YBCO薄膜表面比较光滑,孔洞较少。虽然较常规方法制备的薄膜的临界电流密度(JC)低,但超导电性能分析表明,快速前处理方法制备的YBCO薄膜JC达到1mA/cm2以上,且前处理时间大幅缩短,对于提高YBCO薄膜制备的效率非常有效。     

射频溅射法制备3C-SiC和4H-SiC薄膜

利用射频溅射法在Si衬底上制备了SiC薄膜，并利用x射线衍射（XRD）和红外（IR）吸收谱对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析.XRD结果表明，低温制备的SiC薄膜为非晶相，而在高温下（＞800℃），薄膜呈现4HSiC和3CSiC结晶相.IR谱显示，溅射制备薄膜的吸收特性主要为Si—C键的吸收.此外，还利用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了研究，并研究了样品的场发射特性. 关键词： 射频溅射 SiC薄膜 结构 表面形貌 场发射     

Characterization of doped diamond-like carbon films deposited by hot wire plasma sputtering of graphite

Diamond-like carbon (DLC) films doped with nitrogen and oxygen were deposited on silicon(100) and polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates by hot wire plasma sputtering of graphite. The morphology and chemical composition of deposited films has been characterized by scanning electron microscopy, XPS, Auger, FTIR spectroscopy and micro-Raman scattering. Plasmon loss structure accompanying the XPS C 1s peak and electron energy loss spectroscopy (EELS) in reflection mode was used to study the fraction of sp³ bonded C atoms and the density of valence electrons. Raman spectra show two basic C–C bands around 1575 cm^-1 (G line) and 1360 cm^-1 (D line) . Auger depth profiling spectroscopy was used to measure the spatial distributions of C, N and O atoms in the surface layer of DLC films. The fraction of sp³ bonded atoms of about 40% was detected in DLC films by XPS plasmon loss and EELS techniques. Nitrile and iso-nitrile groups observed in FTIR spectra demonstrated the existence of sp bonded carbon in doped DLC films. The typical for DLC films specific density 1.7–1.8 g/cm³ was obtained from EELS and XPS data. PACS 52.77.Dq; 81.65.-b; 82.80.Pv     

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...     

Photosensitivity of nanocrystalline ZnO films grown by PLD

We have studied the properties of ZnO thin films grown by laser ablation of ZnO targets on (0 0 0 1) sapphire (Al₂O₃), under substrate temperatures around 400 °C. The films were characterized by different methods including X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). XPS analysis revealed that the films are oxygen deficient, and XRD analysis with θ-2θ scans and rocking curves indicate that the ZnO thin films are highly c-axis oriented. All the films are ultraviolet (UV) sensitive. Sensitivity is maximum for the films deposited at lower temperature. The films deposited at higher temperatures show crystallite sizes of typically 500 nm, a high dark current and minimum photoresponse. In all films we observe persistent photoconductivity decay. More densely packed crystallites and a faster decay in photocurrent is observed for films deposited at lower temperature.     

高阻隔碳氢膜的制备及性能研究

利用射频等离子体化学气象沉积法（r.f.PECVD），在12μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)上制备了碳氢膜. 用原子力显微镜（AFM），x射线光电子能谱（XPS），激光拉曼光谱，傅里叶红外光谱等仪器，对碳氢膜的表面形貌和内部结构特性进行了较详细研究. 镀碳氢膜PET的阻隔性能在标准透水蒸气测试仪上进行检测. 实验结果证明：沉积工艺参数对碳氢膜的生长速率及结构性能有重要影响；在PET上沉积的是纳米碳氢膜，该膜主要由sp2和sp3杂化的碳氢化合物组成；当PET上碳氢膜厚度为900nm时，阻水蒸气性能可提高7倍. 关键词： 碳氢膜 射频等离子体化学气象沉积法 聚对苯二甲酸乙二醇酯 阻隔性能