高温退火对非晶CNx薄膜场发射特性的影响

采用射频磁控溅射方法在纯N₂气氛中沉积了非晶CN_x薄膜样品，并 在真空中退火至900 ℃.对高温退火引起的CN_x薄膜化学成分、键合结构及其场发射特性方面的变 化进行研究.用傅里叶变换红外光谱和x射线光电子能谱分析样品的内部成分及键合结构的变化，其中sp²键及薄膜中N的含量与薄膜的场发射特性密切相关.退火实验的结果表明 高温退火可以导致CN_x薄膜中N含量大量损失，并在薄膜中形成大量sp^{2< 关键词： x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 化学键合 退火温度 场致电子发射}     

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     

镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜键合特性分析

采用螺旋波等离子体化学气相沉积(HWPCVD)技术制备了非化学计量比的氢化氮化硅薄膜,对所沉积样品及氮气环境中920 ℃退火样品的微观结构及键合特性进行了分析。Raman散射结果表明,薄膜中过量硅以非晶纳米粒子形式存在,退火样品呈现纳米晶硅和氮化硅的镶嵌结构。红外吸收和可见光吸收特性比较结果显示,薄膜样品的微观结构依赖于化学计量比以及退火过程,硅含量较低样品因高的键合氢含量而表现出低的纳米硅表面缺陷态密度;退火过程将引起Si—H和N—H键合密度的减少,因晶态纳米颗粒的形成,退火样品表现出更高的结构无序度。     

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

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     

类富勒烯纳米晶CNx薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术制备出了CNx薄膜,并利用x射线光电子能谱、x射线衍射、扫描电子显微镜和Raman光谱等测试手段对所制备的CNx薄膜的微结构和成分进行了分析.研究了其场致电子发射特性.发现薄膜的结构和场发射特性与反应系中的甲烷、氮气及氢气的流量比有关,当甲烷、氢气及氮气流量比为8/50/50sccm时,制备的薄膜具有弯曲层状的纳米石墨晶体结构(类富勒烯结构)和很好的场发射特性.场发射阈值电场降低至1.1V/μm.当电场为5.9V/μm时,平均电流密度达70μA/cm2,发射点密度大于1×104cm-2.     

沉积温度对钛硅共掺杂类金刚石薄膜生长、结构和力学性能的影响

采用中频磁控溅射Ti80Si20复合靶在单晶硅表面制备了共掺杂的类金刚石薄膜.研究了沉积温度对薄膜生长速率、化学成分、结构、表面性质和力学性能的影响.结果表明:随沉积温度升高,薄膜生长速率降低,薄膜Ti和Si原子浓度增加,C原子浓度降低;在高温下沉积的薄膜具有低sp3C含量、低表面接触角、低内应力和高的硬度与弹性模量.基于亚表层注入生长模型分析了沉积温度对薄膜生长和键合结构的影响,从薄膜生长机制和微观结构解释了表面性质和力学性能的变化.     

退火及溅射气氛对氮化硅薄膜光致发光的影响

利用射频磁控反应溅射方法制备富硅的氮化硅薄膜。衬底材料为抛光的硅片,靶材为硅靶,在Ar-N₂气环境下,通过改变两种气体的组分比来改变样品成分,并在高纯N₂气氛下对其进行高温退火处理。用X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对样品进行了表征,并测试了样品的光致发光谱 (PL)。实验结果表明：X射线光电子能谱中出现了Si—N键合结构,同时还有少量的Si—O键生成,通过计算得出Si/N比值约为1.51,制备出了富硅的氮化硅薄膜;薄膜未经退火前,在可见光区域没有观察到明显的光致发光峰,经过高温退火后,XRD中新出现的衍射峰证实了纳米硅团簇的生成,PL图谱中在可见光区域出现了光致发光峰的蓝移现象,结合XRD结果,用纳米晶的量子限域效应对上述现象进行了合理解释。     

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.     

氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析

对氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征和薄膜能带结构之间的关系进行了研究.所用样品采用螺 旋波等离子体化学气相沉积技术制备，利用Raman散射、红外吸收和光学吸收技术对薄膜的 微观结构、氢的键合特征以及能带结构特性进行了分析.Raman结果显示不同衬底温度下所生 长薄膜的微观结构存在显著差异，从非晶硅到纳米晶硅转化的衬底温度阈值为200℃.薄膜中 氢的键合特征与薄膜的能带结构密切相关.氢化非晶硅薄膜具有较高的氢含量，因键合氢引 起的价带化学位移和低衬底温度决定的结构无序性，使薄膜呈现较大的光学带隙和带尾宽度 .升 关键词： 氢化纳米硅 螺旋波等离子体 能带结构     

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