离子辅助沉积法制备SiO2介质薄膜的应力研究

在高功率垂直腔面发射激光器制作工艺中,生长出低应力、高质量、高稳定性的SiO₂介质层非常关键。我们使用高效率LaB₆离子源辅助,在低放电电流条件下,在GaAs衬底上沉积了SiO₂,并对退火的应力影响进行了测试。在有离子辅助沉积时,对不同生长速率、不同厚度的应力影响进行了研究,对沉积过程进行了分析。结果表明:离子辅助沉积的SiO₂薄膜的应力远小于常规工艺条件下沉积的薄膜的应力,且退火后应力变化小。     

GeC薄膜的射频磁控反应溅射制备及性质

用射频磁控反应溅射法在ZnS衬底上制备了GeC薄膜,研究了工艺参数对Ge靶溅射及GeC薄膜红外透射性能的影响.衬底温度较低时GeC薄膜中含有H,形成了CH₂,CH₃,Ge-CH₃等,使薄膜产生红外吸收;随衬底温度升高,薄膜红外吸收明显减小.靶基距、射频功率、Ar:CH₄气体流量比、总气压对靶面中毒及溅射影响较大,但对GeC薄膜红外吸收影响较小.靶面中毒严重时,所制备无氢GeC薄膜附着性能差,随靶中毒减弱薄膜附着性能变好.优化工艺后,在ZnS衬底上制备了附着性能良好的无氢GeC薄膜,其折射率约为1.78,薄膜中C的含量比Ge的大,二者主要形成了C—Ge键.所制备的GeC/GaP红外增透保护膜系对ZnS衬底有良好的增透效果. 关键词： GeC薄膜 红外透射光谱 射频磁控溅射 XPS     

大气压等离子体辅助多晶硅薄膜化学气相沉积参数诊断

本文采用发射光谱法诊断了大气压下Ar气、SiCl₄及H₂气混合气体（Ar/SiCl₄/H₂）射频放电等离子体射流特性.利用Si原子谱线强度计算了电子激发温度并以此估算了Si原子数密度,研究了射频功率及气体流量对电子激发温度和Si原子数密度以及SiCl₄解离率的作用. 关键词： 大气压等离子体射流 发射光谱 电子激发温度 多晶硅薄膜沉积     

光学玻璃基底原子层同质材料沉积薄膜光谱及激光诱导损伤特性研究

通过原子层沉积技术在熔石英玻璃表面制备了同质材料的单层SiO₂薄膜,对光学薄膜的物理化学性质和强激光辐照下的激光诱导损伤性能进行了深入研究。实验中采用双叔丁基氨基硅烷（BTBAS）和臭氧（O₃）作为反应前驱体,在熔石英光学元件表面进行了SiO₂薄膜的原子层沉积工艺研究,以不同沉积温度条件制备了一系列膜样品。首先对原子层沉积特性和薄膜均匀性展开了研究,发现薄膜生长厚度与沉积循环次数之间符合线性生长规律,验证了制备薄膜的原子级逐层生长特性,并且表面沉积膜层的均匀性很好,其测得膜厚波动不超过2%。然后针对不同温度条件下沉积的SiO₂薄膜,对其粗糙度及各类光谱特性展开了研究,对比结果表明：样品的表面粗糙度在镀膜后有轻微的降低;薄膜样品在200～1 000 nm范围内具有出色的透过率,均超过90%并逐渐趋近于93.3%,且其透射光谱与在裸露熔石英衬底上测得的光谱没有明显差异;镀膜前后荧光光谱和傅里叶变换红外光谱的差异证实了原子层沉积SiO₂膜中点缺陷（非桥键氧、氧空位、羟基等）的存在,这将会影响薄膜耐损伤性能。最后对衬底和膜样品进行了紫外激光诱导损伤测试,损伤阈值的变化表明熔石英元件表面沉积薄膜后的激光损伤性能有所降低,其零概率损伤阈值从31.8 J·cm-2减小到20 J·cm-2左右,与光谱缺陷情况表征相符合。薄膜中点缺陷部位会吸收紫外激光能量,导致局域温度升高,进而出现激光诱导损伤现象并降低抗激光损伤阈值。在选定的沉积温度范围内,较高温度条件下沉积的SiO₂薄膜其激光诱导损伤性能更好,可以控制沉积温度条件使得元件的抗损伤性能更为接近衬底本身,后续有望通过其他反应参数的优化来获得薄膜抗损伤性能的进一步提升。     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积     

SiO2薄膜的液相沉积及特性

将基片浸入到低温SiO₂过饱和的六氟硅酸(H₂SiF₆)溶液中,在其表面上沉积SiO₂薄膜。这种新的生长工艺称之为液相沉积(LPD)。本文着重介绍LPD工艺及LPD SiO₂薄膜的特性。     

不同衬底上Pb(Zr0.52Ti0.48)O3择优取向铁电薄膜的制备和研究

通过MOD法在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO₂/Si基片上制备出LaNiO₃ ( LNO)薄膜.再通过修 正的Sol-gel法，在Pt(111)/Ti/SiO₂/Si,LNO/Si(100)和LNO/Pt/Ti/SiO_{2< /sub>/Si三种衬底上 制备出具有择优取向的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜. 经XRD分析表明，L NO薄膜具有(100)择优取向的类钙钛矿结构；PZT薄膜均具有钙钛矿结构，且在Pt(111)/Ti/S iO2/Si衬底上的薄膜以(110)择优取向，在LNO/Pt/Ti/SiO2/Si和LN O/Si(100)衬底上的 薄膜以(100)择优取向.经场发射SEM分析和介电、铁电性能测试表明，在LNO/Si和LNO/Pt/Ti /SiO2/Si衬底上的PZT薄膜的平均粒径、介电常数以及剩余极化强度均比以Pt/T i/SiO2/Si为衬底的薄膜大. 关键词： 3}薄膜')" href="#">LaNiO₃薄膜 PZT铁电薄膜 择优取向 剩余极化强度     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术,分别沉积Ti和Ti/Al膜,经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序,分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27 关键词： 2薄膜')" href="#">多孔TiO₂薄膜 阳极氧化 紫外光吸收     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅱ)射频功率对薄膜光学带隙的影响

以CF₄,CH₄和N₂为源气体，采用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同射频功率下制备了含氮氟化类金刚石薄膜样品.原子力显微形貌显示，低功率下沉积样品表面致密均匀.拉曼及傅里叶变换红外光谱分析显示，随着射频功率的改变，薄膜的结构和组分也随之变化.紫外-可见光透射光谱证明薄膜具有紫外强吸收特性，通过计算得到其光学带隙在1.89—2.29 eV之间.结果表明，射频功率增加，薄膜内sp²C含量增加，或者说C=C交联相对浓度增加、F的相对浓度降低，导致薄膜内π-π^*带边态密度增大，光学带隙减小. 关键词： 含氮氟化类金刚石薄膜 射频功率 光学带隙     

反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜的XPS结构研究

采用射频反应磁控溅射法用高纯石墨作靶、三氟甲烷(CHF₃)和氩气(Ar)作源气体制 备了氟化类金刚石（FDLC）薄膜，通过XPS光谱结合拉曼光谱、红外透射光谱和紫外 可见光光谱研究了源气体流量比等工艺条件对薄膜中键结构、sp2/sp3杂化比以及光学带隙等性能的影响.结果表明在低功率(60W)、高气压(2.0Pa)和适当的流量比(Ar/CHF₃=2∶ 1)下利用射频反应磁控溅射法可制备出氟含量高且具有较宽光学带隙和超低介电常数的FDLC薄膜. 关键词： 反应磁控溅射 氟化类金刚石薄膜 红外透射光谱 XPS光谱     

SiO2固态电解质中的质子特性对氧化物双电层薄膜晶体管性能的影响

本文采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在室温条件下制备了具有双电层效应的二氧化硅(SiO₂) 固体电解质薄膜, 并以此SiO₂薄膜作为栅介质制备了氧化铟锌(IZO)双电层薄膜晶体管. 本文系统地研究了SiO₂固体电解质中的质子特性对双电层薄膜晶体管性能的影响, 研究结果表明, 经过纯水浸泡的SiO₂固体电解质薄膜可以诱导出较多的可迁移质子, 因此表现出较大的双电层电容. 由于SiO₂固体电解质薄膜具有质子迁移特性, 晶体管的转移特性曲线呈现出逆时针方向的洄滞现象, 并且这一洄滞效应随着栅极电压扫描速率的增加而增大. 进一步对薄膜晶体管的偏压稳定性进行测试, 发现晶体管的阈值电压的变化遵循了拉升指数函数(stretched exponential function)关系.     

2018年2期电子期刊

光诱导功能退化是胶体量子点在应用中面临的主要挑战之一,本文针对这一问题研究了使用磁控溅射沉积SiO₂薄膜形成钝化层来提高CdSe/ZnS量子点发光稳定性的方法。首先,通过三正辛基膦辅助连续离子层吸附反应方法合成了615 nm发光的红色CdSe/ZnS量子点。然后将量子点旋涂在SiO₂/Si基片上,再通过磁控溅射方法在量子点上沉积了厚度为20 nm的SiO₂薄膜作为钝化层。使用连续波激光光源分别在空气气氛和真空条件下照射样品,研究了经过不同照射时间后钝化和未钝化量子点的稳态光致发光光谱。结果表明,随着照射时间的延长,没有SiO₂钝化的量子点的PL强度显著降低、PL峰值发生蓝移、FWHM不断增大。对比研究发现,由于SiO₂薄膜能够阻挡空气中的水和氧,减缓了量子点表面的光诱导氧化现象,因此显著提高了CdSe/ZnS量子点的稳定性。     

玉米蛋白质基底上射频磁控溅射法制备ZnO薄膜

采用射频磁控溅射方法在蛋白质基底上成功地制备了ZnO薄膜,研究了不同靶基距、氩氧比和溅射功率条件对ZnO薄膜性质的影响。结果表明,较小的靶基距有助于ZnO薄膜的c轴择优取向生长。我们还发现,沉积于玉米蛋白质基底的ZnO薄膜存在不同程度的张应力,当Ar/（Ar+O₂）为0.7时,ZnO薄膜内的张应力最小。ZnO近带边发光峰有不同程度的红移,我们认为,这是由于晶界势垒和氧空位V_o造成的。随着溅射功率的增大,薄膜生长速率显著加快,晶粒尺寸增大,ZnO的近带边发光峰位逐渐趋向于理论值。     

Modeling refraction characteristics of silicon nitride film deposited in a SiH/sub 4/-NH/sub 3/-N/sub 2/ plasma using neural network

Silicon nitride has been deposited using plasma-enhanced chemical deposition (PECVD) equipment. The PECVD process was characterized by conducting a 2/sup 6-1/ fractional factorial experiment on six experimental factors, including substrate temperature, pressure, radio frequency (RF) power, ammonia NH/sub 3/, silane SiH/sub 4/, and nitrogen N/sub 2/ flow rates. Refractive characteristics of the deposited film were examined by modeling the refractive index as a function of experimental factors. A helium-neon laser with a wavelength 6328 /spl Aring/ was used to measure the refractive index. To evaluate the appropriateness of the model, the network trained with 32 experiments was then tested with 12 experiments not pertaining to the training data. Several learning factors involved in training neural networks were optimized and an accurate prediction model with the root mean-squared error of 0.018 was achieved. Compared to statistical regression model, the neural network model demonstrated an improvement of more than 65%. Using various three-dimensional plots, underlying deposition mechanisms were qualitatively estimated. For the limited experimental ranges, the index increased with increasing SiH/sub 4/ flow rate. With an increase in either NH/sub 3/ or N/sub 2/, meanwhile, the index decreased consistently. The index also increased with increasing substrate temperature or pressure. The effects of the temperature were very complex as it interacted with other factors.     

二氧化硅对稀土掺杂二氧化钛薄膜形貌与发光性能的影响

为提高稀土掺杂TiO₂薄膜的上转换效率,采用溶胶-凝胶法和旋涂镀膜工艺制备了Yb³⁺-Er³⁺共掺杂SiO₂/TiO₂上转换光致发光薄膜,研究了SiO₂对TiO₂薄膜形貌以及发光性能的影响。利用FE-SEM观察了薄膜的表面形貌,利用分光光度计测试了薄膜在近红外光区域的透射率的变化,并用荧光光谱仪测试了薄膜的上转换发光光谱。结果表明：SiO₂的掺杂导致TiO₂颗粒尺寸显著减小,TiO₂薄膜在近红外的透射率也有所下降。在980 nm红外光激发下,SiO₂/TiO₂薄膜在630~670 nm处获得了明显的上转换红光发射,在516~537 nm和537~570 nm处获得了较弱的上转换绿光发射。由上转换发光强度与激光泵浦功率的关系推知,绿色和红色上转换发光均为双光子吸收发射过程。     

SiO2 passivation film effects on microwave characteristics of YBa2Cu3O7−x-based resonators

SiO₂ film coated as a passivation layer for YBa₂Cu₃O_7−x (YBCO)-based microwave devices is investigated by measuring the microwave characteristics of microstrip line resonators. The SiO₂ film is deposited with its 0.3 to 0.4 μm thickness by a sputtering method using Ar + 30%O₂ plasma. These deposition conditions do not degrade the microwave characteristics and the critical temperature (T_c). Next, the SiO₂ film coated resonators are compared with the uncoated ones for two kinds of degradation conditions: a 200°C annealing in air, and an exposure to air at 85°C and 85% RH (relative humidity). We find that the SiO₂ passivation film prevents the YBCO thin film from the surface degradation and reacting with water.     

1.54 μm Emission of pulsed-laser deposited Er-doped films on Si

We investigate the photoluminescence properties of Er-doped SiO₂ and glass films fabricated by pulsed-laser deposition (PLD) for different deposition parameters and erbium host materials. The luminescence yield of SiO₂ : Er films increases strongly with increasing oxygen background pressure during laser ablation. We compare SiO₂ and soda-lime glass as host materials for erbium ions. Under identical growth conditions and the same erbium concentrations in both targets, films deposited from the soda-lime glass show a much higher luminescence yield. This enhancement is attributed to a higher concentration of optically active erbium in the multicomponent glass environment.     

Deposition and characterization of carbon nitride films from hexamethylenetetramine/N2 by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition

Carbon nitride thin films were deposited on Si(1 0 0) substrate by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Hexamethylenetetramine (HMTA) was used as carbon and nitrogen source while N₂ gas was used as both nitrogen source and carrier gas. The sp³-bonded C---N structure in HMTA was considered significantly in the precursor selection. X-ray diffraction analysis indicated that the film was a mixture of crystalline - and β-C₃N₄ as well as graphitic-C₃N₄ and β-Si₃N₄ which were not easily distinguished. Raman spectroscopy also suggested the existence of - and β-C₃N₄ in the films. X-ray photoelectron spectroscopy study indicated the presence of sp²- and sp³-bonded C---N structures in the films while sp³C---N bonding structure predominated to the sp² C---N bonding structure in the bulk composition of the films. N was also found to be bound to Si atoms in the films. The product was, therefore, described as CN_x:Si, where x depends on the film depth, with some evidences of crystalline C₃N₄ formation.