微波电子回旋共振—化学气相沉只SiNx薄膜的光学性能研究

研究了微波电子回旋共振－化学气相沉积ＳｉＮｘ薄膜的光学性能，这种ＳｉＮｘ薄膜具有透光谱宽，透光率高的特点，总结了透光谱，折射率，光隙能随微波功率，基片温度的变化关系。     

PECVD a-SiNx∶H薄膜中的氢分布

用红外光谱、质子核磁共振谱对以ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２混合气体为源、用等离子体增强化学气相淀积法淀积的非晶氢化氮化硅（ａＳｉＮｘ∶Ｈ）薄膜进行了分析，结果表明膜中Ｈ以ＳｉＨ和ＮＨ形式存在，均呈集聚和疏散两种分布状态，衬底温度影响氢的总量和分布均匀性，射频功率显著影响［ＮＨ］／［ＳｉＨ］，退火后氢仍呈集聚和疏散两种分布．     

一种实时测量和表征超薄SiO2薄膜的实验方法

采用Ｐ－偏振傅里叶变换红外反射吸收光谱技术，实现了对溅射型顺旋共振微波等离子体技术制备的超薄ＳｉＯ２薄膜的实时监测和表征。实验表明：该方法是一种无损伤性、快速而准确的实时分析ＳｉＯ２薄膜质量的有效方法。     

电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积

本文叙述了电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积（ＥＣＲＰＣＶＤ）的工作原理、特点及其应用．ＥＣＲＰＣＶ Ｄ由放电室、淀积室、微波系统、磁场线圈、气路与真空系统组成．处于放电室的等离子体在磁场中做回旋运动，使电子的回旋运动频率与微波频率相同；处于回旋共振条件下的电子有效地吸收微波功率而获得高的能量，从而产生高活性和高密度的等离子体．电离度大于１０％，电子密度为１０１３ｃｍ３．ＥＣＲＰＣＶＤ可在低的气体流量、衬底不加热的情况下高速淀积高质量薄膜．以该技术淀积的Ｓｉ，Ｎ４，ＳｉＯ２薄膜可分别与高温ＣＶＤ的Ｓｉ３Ｎ４高温热氧化的ＳｉＯ２相比拟．ＥＣＲＰＣＶＤ淀积ａ－Ｓｉ：Ｈ淀积速率为通常ＣＶＤ的２０倍，而性能与射频ＣＶＤ淀积的ａ－Ｓｉ：Ｈ相当．ＥＣＲＰＣＶＤ 已成功用于淀积多种薄膜。     

织构金刚石薄膜的成核与生长

在加衬底偏压和不加衬底偏压两种情况下，用微波等离子体化学汽相沉积（MWCVD）技术在Ｓｉ（１００）衬底上合成了织构的金刚石薄膜使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和取向Ｘ射线衍射技术证实了我们得到的样品是织构的金刚石薄膜观察了织构的金刚石薄膜的成核和生长过程，从理论上对金刚石薄膜异质外延的成核和生长机理进行了探讨 关键词：     

高Tc超导薄膜颗粒边界的特性研究

我们通过对Ｙ系、Ｔｌ系颗粒薄膜的研究，用光刻图形技术结合控制化学湿刻的办法制备出边界结构比较单纯的薄膜颗粒边界结，用扫描电镜（ＳＥＭ）对颗粒边界貌和成分进行了分析，测量了这种颗粒边界结的直流特性和高频特性以及微波辐射功率与射频感应台阶幅度的关系，实验结果表明，用这种方法获得的单颗粒边界结具有与ＲＳＪ模型相符合的Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ特性。     

高温超导薄膜微波非线性研究的进展

文章介绍了高温超导薄膜微波非线性的主要特征，阐述了高温超导薄膜微波非线性产生的原因和相关的研究现状，指出了高温超导薄膜非线性研究中遇到的困难和尚未解决的问题．     

YBCO薄膜双晶结DC SQUID的研制

在优化ＹＢＣＯ薄膜的制备工艺和研究双晶结的电流密度Ｊｃ和结的正常态电阻Ｒｎ与结宽的关系的基础上，在角度差为２８度的ＹＳＺ双晶基片上设计和制作了双晶结ＤＣ ＳＱＵＩＤ。双晶结的Ｉ－Ｖ特性基本符合ＲＳＪ模型，结宽为４μｍ的双晶结的正常态电阻Ｒｎ为２．４Ω，在２３．４ＧＨｚ微波辐射场中观察到Ｓｈａｐｒｉｏ微波感应台阶。所研制的结宽为４μｍ的双晶结的ＤＣ ＳＱＵＩＤ最大电压调制深度为１５μＶ，特征电压Ｉｃ     

第一讲 高温超导薄膜及微波器件应用

介绍了高温超导薄膜制备方法研究的进展和现状，对薄膜生长的一些技术，如外延生长高质量的薄膜对基片的要求，常用的基片，为了减小像硅和蓝宝石一类的重要基片与高温超导薄膜间的扩散以及改善晶格匹配采用的缓冲层技术等也作了简要的介绍，还介绍了薄膜的微波性质和用高温超导薄膜制血的微波无源器件。     

晶相β—C3N4薄膜的制备

晶相β－Ｃ３Ｎ４薄膜的制备是近年来材料物理学的一个重要课题，采用微波增强等离子体化学气相沉积的方法，成功地制备了基本上均匀、连续、致密的β－Ｃ３Ｎ４晶体薄膜，晶粒的氮碳含量比正好为４：３，并且其（１００）面平行于Ｓｉ（１００）的表面。拉曼谱中在２５０ｃｍ＾－１和３０２ｃｍ＾－１处出现二个特征峰 。     

ECR-CVD制备的非晶SiOxNy薄膜的光致蓝光发射

使用90%N2稀释的SiH4与O2作为前驱气体，利用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR CVD）方法制备了非晶氮氧化硅薄膜（a-SiOxNy）.红外吸收光谱的结果表明，a SiOxNy薄膜主要由Si O Si和Si N键的两相结构组成，在存在氧流量的情形下，薄膜主要成分是SiOx相，而在无氧流量的情形下，薄膜则主要是SiNx相.使用565eV的紫外光激发，发现SiOxNy薄膜出现了位于460nm的光致蓝光主峰，且其发光强度随着氧流量的降低而显著增强.根据缺陷态发光中心和SiNx蓝光发射能隙态模 关键词： ECR CVD 红外吸收光谱 非晶氮化硅薄膜 光致发光     

氮化铌纳米线光学特性

氮化铌(NbN)纳米线是超导纳米线单光子探测器(SNSPD)常用的光敏材料,其光学性质是影响SNSPD性能的关键因素.本文结合实验数据和仿真结果,系统研究了多种NbN超导纳米线探测器器件结构的光学特性,表征了以下四种器件结构下的反射光谱以及透射光谱:1)双面热氧化硅衬底背面对光结构;2)双面SiN硅衬底背面对光结构;3)硅衬底上以金层+SiN缓冲层为反射镜的正面对光结构;4)以分布式布拉格反射镜(DBR)为衬底的正面对光结构.并在上述四种器件结构基础上,生长了不同厚度的NbN薄膜,观察不同厚度NbN薄膜的吸收效率.经分析,发现在不同器件结构下的最佳NbN厚度与光吸收率的关系如下:双面热氧化硅衬底上的NbN层在1606 nm处最大吸收率为91.7%,其余结构在最佳NbN厚度条件下吸收率都能达到99%以上.其中双面SiN的硅衬底结构中最大吸收率为99.3%, Au+SiN为99.8%, DBR为99.9%.最后,将DBR器件实测结果与仿真结果进行了差异性分析.这些结果对高效率SNSPD设计与研制具有指导意义.     

磁控反应溅射SiNx薄膜的研究

用磁控反应溅射(RF)的方法制备了SiN_x薄膜. 分析了以硅为靶材, 用N₂/Ar做溅射气体条件下不同的气流比率、总气压以及沉积速率对薄膜光学常数和表面结构形态的影响, 得出较低总气压下气流比率对薄膜光学常数的影响是最关键的, 而总气压较大的时候, 水汽影响增大, 气流比率的影响反而不明显. 最后提出了合适的工艺条件来制备符合要求的SiN_x薄膜.     

螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜

利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术，以SiH4和N2为反应气体进行了氮化硅(SiN)薄膜沉积，并研究了实验参量对薄膜特性的影响.利用傅里叶变换红外光谱、紫外—可见光谱和椭偏光检测等技术对薄膜的结构、厚度和折射率等参量进行了测量.结果表明，采用HWP-CVD技术能在低衬底温度条件下以较高的沉积速率制备低H含量的SiN薄膜，所沉积的薄膜主要表现为Si—N键合结构.采用较低的反应气体压强将提高薄膜沉积速率，并使薄膜的致密性增加.适当提高N2/SiH4比例有利于薄膜中H含量的降低. 关键词： 螺旋波等离子体 化学气相沉积 氮化硅薄膜     

Optical properties and bandgaps from low loss EELS: pitfalls and solutions

We investigate the impacts of zero loss peak (ZLP) removal and retardation effects altering the electron energy loss spectrum on the optical properties obtained by using Kramers-Kronig analysis and on the determination of the bandgap. For this purpose we use amorphous SiN(x):H having a bandgap of Eg(SiNx:H)= 5.5 eV. We demonstrate that for bandgap determination not only the accurate removal of the ZLP is crucial, moreover also retardation losses have to be taken into account. The same is valid for an accurate determination of the optical properties of semiconductors which can be done if the retardation effects are treated correctly or avoided at all before Kramers-Kronig analysis is applied. Beside the detailed study on using SiN(x):H we discuss the impact of the retardation effects on several other semiconductors and insulators, like GaP.     

射频磁控溅射法制备氮化硅基ZnO薄膜的光致发光性能研究

氮化硅薄膜因其耐腐蚀性、高温稳定性和良好的机械强度等优点,被广泛用作透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、能量色散X射线光谱仪(EDX)等的表征实验承载体。特别是,SiN可作为SEM观察时的低扰背景。然而SiN薄膜较差的荧光性制约了其进一步在荧光器件中的广泛应用。为了进一步提高SiN薄膜窗口的荧光效率,实验研究中采用了射频磁控溅射技术在SiN_x薄膜衬底上成功制备出系列ZnO薄膜,并分别进行了氮气氛非原位退火和原位退火处理。然后利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)对薄膜的微结构和光致发光(PL)性能进行了研究,并系统研究了所制备薄膜的发光情况。实验研究结果表明,镀膜后荧光强度普遍提升, 退火促进晶粒进一步熟化生长、结晶性能大幅提升、晶界减少,且退火方式对射频磁控溅射法制备的ZnO/SiN复合薄膜的微结构和发光性能有显著影响。与SiN_x薄膜相比,未退火的ZnO/SiN_x薄膜和N₂气氛非原位退火的ZnO/SiN_x薄膜在380 nm附近的带边本征发射强度分别提高了7.7倍和34.0倍以上。与非原位退火处理的薄膜相比,原位退火处理的ZnO/SiN_x薄膜具有更多的氧空位缺陷,因此表现出更强的可见光波段PL强度,在425～600 nm的可见光波段表现出更高的光致发光能力。这些结果有助于优化氮化硅基ZnO荧光薄膜的制备参数。     

杂质银对氧化锌薄膜气敏光学特性的影响

用反应式射频磁控溅射方法制备了纯氧化锌（ＺｎＯ）薄膜和掺Ａｇ的ＺｎＯ气敏光学传感薄膜。测量了这些薄膜在ＮＯｘ气体中的透射光谱，然后由透射光谱获得了灵敏度的变化规律，发现掺Ａｇ后的ＺｎＯ薄膜对ＮＯｘ气体的灵敏度高于纯ＺｎＯ薄膜，用俄歇电子能谱（ＡＥＳ）测试了这些薄膜的组分，发现当掺Ａｇ量为５％时灵敏度最高，并结合朗缪尔（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）型吸附平衡关系式解释了这些现象，理论和实验结果能很好的相符。     

Interfacial reactions of rf-sputtered TiNi thin films on (100) silicon with a SiN diffusion barrier

Silicon nitride (SiN) with a 50?nm thickness on Si(100) as a thermal barrier was obtained by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD). TiNi thin films were rf sputtered on a SiN/Si substrate and then annealed at 400–700°C for 30?min. Their interfacial reactions were studied using transmission electron microscopy, X-ray diffraction and Auger electron spectroscopy analyses. Experimental results show that the thickness of reaction layer in TiNi/SiN/Si specimens is clearly reduced, compared with that in TiNi/Si specimens under the same annealing conditions. The significant effect of the SiN layer as a diffusion barrier in TiNi/SiN/Si can be recognized. N and Si atoms diffuse from the SiN layer to react with TiNi films at 500°C and 600°C respectively. The TiN_{1 ? x} phase is formed in specimens annealed at 500°C, and mixed Ti₂Ni₃Si and Ti₄Ni₂O compounds are found at 600°C. In the specimen annealed at 700°C, the reaction layer has sublayers in the sequence TiNi/Ti₄Ni₂O/Ti₂Ni₃Si/TiN_{1 ? x} /SiN/Si. The SiN thermal barrier obtained by PECVD caused quite different diffusion species to cross the interfaces between TiNi/SiN/Si and TiNi/Si specimens during the annealing.     

Research of microstructural characteristics on nanocrystalline diamond by microwave plasma CVD

In this study, the nanocrystalline diamond (NCD) films were carried out by microwave plasma chemical vapor deposition (CVD) with CH₄/Ar/H₂ gas concoction on Si substrate at moderate temperatures. The characteristics of NCD films were evaluated using scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, transmission electron microscopy, optical emission spectroscopy and optical contact angle meter. The analytical results revealed that C₂ radial was the dominant species in the deposited process. From TEM observation, the NCD films were formed via the etching of hydrocarbons and a small amount of H₂ content additive into gas mixture has improved the aggregation of the nucleation film to form the NCD films. The more hydrophobic surfaces imply that NCD films are the potential biomaterial in the application of article heart valve or stent.     

Role of localised surface plasmon polaritons coupling in optical transmission through double-layer metal apertures

In this paper, we investigate the optical properties of the double-layer metal films perforated with single apertures by analysing the coupling of localized surface plasmon polaritons (LSPPs). It is found that the amplitude and the wavelength of transmission peak in such a structure can be adjusted by changing the longitudinal interval D between two films and the lateral displacements d_{x} and d_{y} which are parallel and perpendicular to the polarization direction of incident light, respectively. The variation of longitudinal interval D results in the redshift of transmission peak due to the change of coupling strength of LSPPs near the single apertures. The amplitude of transmission peak decreases with the increase of d_{y} and is less than that in the case of d_{x}, which originates from the difference in coupling manner between LSPPs and the localized natures of LSPPs.