微波ECR磁控溅射制备SiNx薄膜的XPS结构研究

利用微波电子回旋共振等离子体增强非平衡磁控溅射法在不同N₂流量下制备无氢SiN_x薄膜.通过X光电子能谱、纳米硬度仪等表征技术,研究了不同N₂流量下制备的SiN_x薄膜的化学键结构、化学键含量、元素配比及各元素沿深度分布.研究结果表明,N₂流量是影响SiN_x薄膜化学键结构、元素配比、元素延深度分布等性质的主要因素.在N_{2关键词： x}')" href="#">SiN_x 磁控溅射 XPS 化学键结构     

沉积参数对SiNx薄膜结构及阻透性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射法在室温下制备无氢SiNx,薄膜.通过傅里叶变换红外光谱、台阶仪、紫外一可见分光光度计、接触角测量仪、透湿测试仪等表征技术,分析了N2流量、Si靶溅射功率等实验参数对SiNx薄膜成分、结构、及阻透性能、透光性能、接触角等性能的影响.研究结果表明,Si靶溅射功率固定时,在低N2流量条件下,或N2流量固定时,在高Si靶溅射功率条件下,制备的SiN,薄膜中Si-N键含量高,结构致密,薄膜对H2O的阻透性能优良,随着N2流量的增加或者Si靶溅射功率的降低,SiNx,薄膜成分、结构发生变化,红外光谱发生偏移,其对H2O的阻透性能下降.在N2流量为6 sccm,Si靶溅射功率为300 W时制备的SiN,薄膜在可见光波段透过率超过97.5%,对H2O的接触角为30,同时其对H2O的渗透系数最低,为0.764,综合性能满足柔性有机电致发光器件封装用阻透膜的要求,因此SiNx薄膜有望成为新一代柔性有机电致发光器件封装用阻透材料.     

基片温度对SiNx薄膜结晶状态及机械性能的影响

利用微波电子回旋共振增强磁控反应溅射法在不同基片温度下制备无氢SiNx薄膜.通过傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、台阶仪、纳米硬度仪等表征技术,研究了基片温度对SiNx薄膜结晶状态、晶粒尺寸、晶体取向等结晶性能以及薄膜的生长速率、硬度等机械性能的影响,并探讨了薄膜结晶性能与机械性能之间的关系.研究结果表明,在基片温度低于300℃时制备的SiNx薄膜以非晶状态存在,硬度值仅为18 GPa左右;基片温度在320-620℃范围内,SiNx薄膜中出现纳米晶粒,且晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加,在沉积温度为620℃时达到最大,为20±1.5 nm;当沉积温度为700℃时,SiN<,x>薄膜的晶粒尺寸突然减小,但由于此时晶粒密度为最大,因此薄膜硬度达到最大值(36.7 GPa).     

O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在室温下通过改变O₂流量制备具有不同晶体结构的N掺杂TiO₂薄膜,利用台阶仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等设备对薄膜沉积速率、化学成分、晶体结构、禁带宽度等进行分析.结果表明:所制备的薄膜元素配比约为TiO_1.68±0.06N_0.11±0.01,N为替位掺杂,所有样品退火前后均未形成Ti—N相结构,N掺杂TiO₂薄膜的沉积速率、晶体结构等主要依赖于O₂流量.在O₂流量为2 sccm时,N掺杂TiO₂薄膜沉积速率相对较高,薄膜为非晶态结构,但薄膜内含有锐钛矿(anatase)和金红石(rutile)相晶核,退火后薄膜呈anatase和rutile相混合结构,禁带宽度仅为2.86 eV.随着O₂流量的增加,薄膜沉积速率单调下降,退火后样品禁带宽度逐渐增加.当O₂流量为12 sccm时,薄膜为anatase相择优生长,退火后呈anatase相结构,禁带宽度为3.2 eV.综合本实验的分析结果,要在室温条件下制备晶态N掺杂TiO₂薄膜,需在高O₂流量(＞10 sccn)条件下制备. 关键词： 2薄膜')" href="#">N掺杂TiO₂薄膜 磁控溅射 化学配比 晶体结构     

沉积参数对碳氮化硅薄膜化学结构及光学性能的影响

利用微波电子回旋共振（MW ECR）等离子体增强非平衡磁控溅射法制备了碳氮化硅（SiCN）薄膜。研究结果表明：硅靶溅射功率和氮气流量对薄膜化学结构、光学、力学等性能有很大影响。傅里叶变换红外光谱（FT IR）和X射线光电子能谱（XPS）表征显示，随着硅靶溅射功率由150W增加到350W，薄膜中C Si N键含量由14.3%增加到43.6％; 氮气流量的增大（2～15sccm）易于形成更多的sp2C＝N键和sp1C≡N键。在改变硅靶溅射功率和氮气流量的条件下，薄膜光学带隙最大值分别达到2.1eV和2.8eV。     

脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜研究

用脉冲偏压电弧离子镀通过控制不同的氮流量在(100)单晶Si基片上制备了不同成分的CNx薄膜.用光学显微镜,XPS,XRD,激光Raman和Nanoindenter等方法研究了薄膜的形貌、成分、结构和性能.结果表明,薄膜表面平整致密、氮含量随着氮流量的降低而降低、结构为非晶且为类金刚石薄膜;随着氮含量从18.9%降低到5.3%(摩尔百分比,全文同),薄膜的硬度和弹性模量单调增加而且增幅较大,其中硬度从15.0 GPa成倍增加到30.0 GPa;通过氮流量的调整能够敏感地改变薄膜中的sp3键的含量,是CNx薄膜的硬度和弹性模量获得大幅度凋整的本质原因.     

射频等离子体增强化学气相沉积SiNx薄膜的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以N2和SiH4作为反应气体,在P型硅基片上进行SiNx薄膜的沉积.使用椭偏仪对薄膜厚度和光学常量进行了测量, 用傅里叶变换红外光谱仪对SiNx薄膜的化学键合结构进行了分析.研究了基片温度、射频功率以及N2和SiH4的气体流量比率等实验工艺参量对薄膜沉积速率和光学常量的影响.结果表明,射频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的SiNx薄膜是低含氢量的SiNx薄膜,折射率在1.65~2.15之间,消光系数k在0.2~0.007之间,当SiNx薄膜为富氮时k≤0.01,最高沉积速率高达6.0 nm/min,N2和SiH4气体流量比率等于10是富硅和富氮SiNx薄膜的分界点.     

脉冲偏压电弧离子镀CNx薄膜研究

用脉冲偏压电弧离子镀通过控制不同的氮流量在(100)单晶Si基片上制备了不同成分的CN_x薄膜.用光学显微镜,XPS,XRD,激光Raman和Nanoindenter等方法研究了薄膜的形貌、成分、结构和性能.结果表明,薄膜表面平整致密、氮含量随着氮流量的降低而降低、结构为非晶且为类金刚石薄膜;随着氮含量从18.9%降低到5.3%(摩尔百分比,全文同),薄膜的硬度和弹性模量单调增加而且增幅较大,其中硬度从15.0 GPa成倍增加到30.0 GPa;通过氮流量的调整能够敏感地改变薄膜中的sp³键的含量,是CN_x薄膜的硬度和弹性模量获得大幅度调整的本质原因. 关键词： x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 脉冲偏压 电弧离子镀 硬度     

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     

用于微测辐射热计氮化硅薄膜特性与结构研究

氮化硅(SiNx∶H)薄膜通常用作微测辐射热计焦平面阵列的支撑层、绝缘或隔热层。通过射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备了富硅型(0.80≤x≤1.16)氮化硅薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外透射光谱(FTIR)分析了薄膜的微观结构。发现薄膜内部保存了Si3N4基本结构单元,除此之外,波数位于790,820和950 cm-1的Si-N键的伸缩振动峰分别对应为Si3-Si-N,N2-Si-H2,及H-Si-N3结构单元;运用曲率方法测量了不同硅烷(SiH4)流量条件下制备的氮化硅薄膜样品的残余应力,发现薄膜应力一般表现为张应力,但随着硅烷流量的增大,薄膜的张应力减小。理论分析发现,H-Si-N3结构单元使薄膜呈现张应力,而Si3-Si-N结构单元以及Si-Si键相对地表现为压应力。因此,通过优化制备工艺,获取理想的薄膜微观结构,能更理性地调控薄膜的残余应力。