PLD方法制备的纳米Fe/Al薄膜的结构及应力分析

 采用PLD方法制备了Fe/Al合金薄膜，研究了Fe/Al合金薄膜的物相、结构、应力等。研究表明薄膜的沉积速率随着衬底温度的升高而降低。原子力显微镜（AFM）图像显示，薄膜表面平整、致密且光滑，均方根粗糙度小于1 nm。等离子体发射谱（ICP）表明Fe/Al原子比为1∶1。X射线小角衍射（XRD）分析表明薄膜中的物相是Al_0.5Fe_0.5，Al_0.5Fe_0.5晶体具有简单立方结构(SC)，晶格常数为0.297 nm，平均晶粒尺寸为81.74 nm，平均微畸变为0.007 6。     

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     

直流磁控溅射Si和玻璃衬底Fe/Co多层膜的磁性能比较

对直流磁控溅射Si和玻璃衬底［Co_t/Fe_3t］₅(t=2, 3, 4, 5nm)多层膜的磁性能进行了比较.对于t相同但衬底不同的样品，实验发现饱和磁化强度相差很小，但是矫顽力却相差很大.对矫顽力差异的理论分析表明，多层膜的粗糙度和畴壁类型是引起这种差异的主要原因.     

磷酸盐激光玻璃聚(CH3)2SiO/SiO2防潮膜改性研究

 采用溶胶-凝胶方法制备的(CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂预聚体涂膜液中，掺入碱催化的SiO₂悬胶体涂膜液，采用旋涂法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制了改性的防潮膜。当涂膜液中(CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂和SiO₂物质的量之比为1∶1时，热处理后的膜层耐摩擦性能明显改善；表面粗糙度的均方根值为1.245 nm；膜层激光破坏阈值大于15 J/cm²(1 053 nm，1 ns)；在80 ℃和95%RH的封闭环境中静置336 h，膜层的透过率、接触角基本不变。结果证明膜层具有稳定的疏水结构和很好的防潮性能，膜层强度增加，耐磨擦能力提高，膜层使用期延长。     

退火对电子束热蒸发Al2O3薄膜性能影响的实验研究

 用电子束热蒸发方法镀制了Al₂O₃材料的单层膜，对它们在空气中进行了250~400 ℃的高温退火。对样品的透射率光谱曲线进行了测量，计算了样品的消光系数、折射率和截止波长。通过X射线衍射仪（XRD）测量分析了薄膜的微观结构,采用表面轮廓仪测量了样品的表面均方根粗糙度。结果发现随着退火温度的提高光学损耗下降，薄膜结构在退火温度为400 ℃时仍然为无定形态，样品的表面粗糙度随退火温度的升高而增加。引起光学损耗下降起主导作用的是吸收而不是散射，吸收损耗的下降主要是由于退火使材料吸收空气中的氧而进一步氧化，从而使薄膜材料的非化学计量比趋于正常。     

La0.67Ca0.33MnO3单晶中Fe的掺杂提高本征磁电阻率和激活能的研究

La_0.67Ca_0.33MnO₃ and La_0.67Ca_0.33Mn_0.96Fe0.04O₃单晶的磁性和磁电阻特性。由于缺少晶粒间界，磁场对于自旋涨落的抑制作用更加明显，所以单晶中的磁电阻率比多晶的提高了两个数量级。通过Fe的掺杂，在40×10⁵A/m的磁场下，磁电阻率从3400%进一步提高到了17600%。通过对居里温度以上电阻率的小极化子模型拟和的结果，我们看到随着Fe的掺杂，激活能被提高。磁极化子激活能的增大可以更加局域电子，这可能是在Fe掺杂单晶中本征磁电阻率进一步提高的主要原因。     

Sc2O3替代层在532 nm高反膜中的应用

 将Sc₂O₃替代层引入到532 nm高反膜(HfO2/SiO2)n中,利用Sc₂O₃在盐酸中具有较好的溶解性这个特点,把膜层与基片脱离,以方便基片返修,缩短返修周期,降低成本。能量色散谱元素测试表明,脱离后Sc元素残留率为0。用Lamada900分光光度计、WykoNT1100轮廓仪和ZYGO干涉仪分别表征了替代层引入对高反膜的光谱、表面粗糙度和应力的影响,并测试了膜系在532 nm的激光损伤阈值的变化,结果表明Sc₂O₃替代层的引入对高反膜的性能几乎没有负面影响。     

NH3在Ni/Pt(111)和Ni/WC(001)表面上分解的第一性原理研究

采用密度泛函理论和slab模型,研究NH₃在Ni单原子层覆盖的Pt（111）和WC（001）表面上的物理与化学行为,计算了Ni单原子覆盖表面的电子结构以及NH₃的吸附与分解.表面覆盖的单原子层中,Ni原子的性质与Ni（111）面上的Ni原子明显不同.与Ni（111）相比,Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）表面上Ni原子dz²轨道上的电子更多地转移到了其它位置,该轨道上电荷密度降低有利于NH₃吸附.在Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）面上NH₃吸附能均大于Ni（111）,NH₃分子第一个N-H键断裂的活化能则明显比Ni（111）面上低,有利于NH₃的分解,吸附能增大使NH₃在Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）面上更倾向于分解,而不是脱附.N₂分子的生成是NH₃分解的速控步骤,该反应能垒较高,说明N₂分子只有在较高温度下才能生成.WC与Pt性质相似,但Ni/Pt（111）和Ni/WC（001）的电子结构还是有差异的,与Ni（111）表面相比,NH₃在Ni/Pt（111）表面上分解速控步骤的能垒降低,而在Ni/WC（001）上却升高.要获得活性好且便宜的催化剂,需要对Ni/WC（001）表面做进一步改进,降低N₂分子生成步骤的活化能.     

三甲基镓在Pd(111)表面吸附解离及表面预吸附H和O的影响

利用X-射线光电子能谱（XPS）和程序升温脱附谱（TPD）研究了三甲基镓在Pd（111）表面的吸附和解离行为,并考察了表面预吸附H和O的影响。结果表明,在吸附温度为140 K时,三甲基镓在Pd（111）上主要为解离吸附,此时表面物种为Ga（CH₃）_x （x=1,2,3）和CH_x物种。加热将导致Ga的甲基化合物中的Ga-C键发生分步断裂,在不同温度下产生CH₄和H₂从表面脱附。同时,XPS结果证实了在275~325 K的温度区间内存在Ga甲基化合物的分子脱附。退火至更高温度,表面只观察到积碳和金属Ga物种,这二者随着温度的继续升高逐渐向体相扩散。在Pd（111）表面预吸附O和H对上述吸附和解离行为存在显著的影响。当表面预吸附H时,脱附产物CH₄和H₂的脱附主要位于315 K,可归属为一甲基镓的解离脱附。当表面预吸附O时,只在258 K观察到CH₄和H₂的脱附峰,可能来自于Pd-O-Ga（CH₃）₂吸附结构的解离.     

紫外波段SiO2/Si3N4介质膜分布式布拉格反射镜的制备与研究

采用光学传递矩阵方法设计了紫外波段SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜, 并利用等离子体增强化学气相沉积技术在蓝宝石(0001)衬底上制备了SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜. 光反射测试表明, 样品反射谱的峰值波长仅与理论模拟谱线相差10 nm, 并随着反射镜周期数的增加而蓝移. 由于SiO₂与Si₃N₄具有相对较大的折射率比, 因而制备的周期数为13的样品反射谱的峰值反射率就已大于99%. 样品反射谱的中心波长为333 nm, 谱峰的半高宽为58 nm. 样品截面的扫描电子显微镜和表面的原子力显微镜测量结果表明, 样品反射谱的中心波长蓝移是由子层的层厚和界面粗糙度的变化引起的. X射线反射谱表明,子层界面过渡层对于反射率的影响较小, 并且SiO₂膜的质量比Si₃N₄差, 也是造成反射率低于理论值的原因之一.     

气相沉积法制备聚酰亚胺薄膜的热环化研究

采用两种单体同时蒸发沉积聚合方法制备得到聚酰亚胺（PI）薄膜。对不同温度下和不同恒温时间的聚酰胺酸（PAA）薄膜进行了红外分析,将300 ℃恒温3 h以上的薄膜脱膜,用白光干涉仪测量了PI薄膜热环化前后表面质量。采用热重分析仪在不同升温速率条件下对薄膜进行了分析。结果表明,在热环化过程中,随着温度增加亚胺化程度逐渐增加。在300 ℃时随着恒温时间增加亚胺化程度逐渐增加,恒温3 h以上薄膜亚胺化较为完全,可以获得完整且不易破损的自支撑薄膜。在热环化过程中,升温速率较低时薄膜的亚胺化程度在低温区转化率提高,过量单体蒸发更完全,故一般选择较小的升温速率,约10 ℃/min甚至更低。采用上述热环化工艺得到了亚胺化程度较高且不易破损的PI薄膜,其表面均方根粗糙度为9.8 nm。     

利用电子束蒸发制备铝隧道结工艺研究

采用电子束蒸发的方法在Si片上制备超导铝(Al)薄膜。利用X射线衍射和直流四电极电阻法分别测试了厚度从100埃到5000埃的Al薄膜物向组成,超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)。当Al薄膜厚度大于500埃时,超导转变温度Tc=1.2K。电子束蒸发制备的Al薄膜性能良好,具有较高的结晶质量,为制备Al超导隧道结奠定了良好基础。对小面积的Al超导隧道结工艺进行了研究,该超导隧道结两层的超导体材料为Al薄膜,中间势垒层材料为Al2O3。其中Al薄膜利用电子束蒸发制备,势垒层通过直接氧化Al薄膜表面实现,该工艺和采用直接蒸发氧化物薄膜工艺相比不仅简单而且能有效防止势垒层不连续造成的弱连接。     

Interfacial phenomena and magnetic properties of Fe/Al multilayers of different thickness

Fe/Al thin film multilayers, differing in the thickness of Fe films (30÷10 Å, were electron-beam evaporated in ultra-high vacuum. Interdiffusion and reaction phenomena occurring during deposition at interfaces were studied by means of conversion electron Mössbauer spectroscopy and Auger electron spectroscopy depth-profiling. Magnetic behavior was investigated by alternating force gradient magnetometry. The formation of Fe–Al solid solution and intermetallic compound is observed. Multilayers are ferromagnetic with magnetization in the film plane for iron film thickness ?15 Å, while exhibiting a superparamagnetic behavior at 10 Å.     

基底温度对中阶梯光栅厚铝膜质量的影响

大尺寸中阶梯光栅具有大孔径和极高的衍射级次,可以实现普通光栅难以达到的极高光谱分辨率。中阶梯光栅通常是利用刻划机在厚铝膜上刻划而成,所以制备大面积均匀性的高质量铝膜刻划基底是实现高性能大尺寸中阶梯光栅的关键因素。在较厚铝膜的制备工艺中,基底温度是至关重要的工艺参数。本文通过电子束热蒸发镀铝工艺在不同基底温度下制备了厚铝膜样品,并利用原子力显微镜、扫描电镜等手段从宏观和微观尺度详细分析了基底温度对铝膜质量的影响。铝膜平均晶粒尺寸从100℃时的264.34 nm增大到200℃时的384.97 nm和300℃时的596.35 nm,表面粗糙度Rq从100℃时的34.7 nm增长到200℃时的58.9 nm和300℃时的95.1 nm。结果表明,随着基底温度的升高表面粗糙度迅速增大,铝膜的表面质量严重退化。     

Fe3O4/MgO(100)薄膜外场诱导电阻变化特性

采用激光分子束外延（L-MBE）方法,以MgO(100)为基底生长了Fe3O4单晶薄膜, 研究了Fe3O4/MgO(100)薄膜外场（温度、磁和激光场）诱导电阻变化特性。X射线衍射(XRD)分析表明Fe3O4薄膜是沿MgO(200)晶面外延生长的单晶薄膜;反射高能电子衍射（RHEED）强度振荡曲线分析表明Fe3O4薄膜表面平整,而且生长模式为2维层状生长;原子力显微镜（AFM）分析表明Fe3O4薄膜表面粗糙度为0.201 nm,说明薄膜表面达到原子级平整度。外场作用下Fe3O4薄膜的电阻测试表明:薄膜样品的电阻在120 K(Verwey转变温度)出现一峰值,略微下降后继续增大, 展现出半导体型的导电特性; 在激光作用下,整个测量温度范围内薄膜样品的电阻减小,样品展示出瞬间光电导的特性;从降温曲线可以看出, Verwey转变温度由无激光作用时的120 K上升到有激光作用时的140 K; 光致电阻变化率随着温度的降低而增大,这主要是由于激光作用导致电荷有序态的退局域化。     

生长条件对脉冲激光沉积制备ZnO：Al薄膜光电性能的影响

本文研究了脉冲激光沉积(PLD)生长过程中, 铝掺量、氧压及衬底温度等实验参数对ZnO:Al(AZO)薄膜生长的影响, 并利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、霍尔效应、光透射光谱等实验手段对其透明导电性能进行了探讨. 变温霍尔效应和光透射测量表明, 当靶材中铝掺量大于0.5 wt%时, 所制备AZO薄膜中铝施主在80 K时已完全电离, 因Bernstein-Moss (BM) 效应其带隙变大, 均为重掺杂简并半导体. 进一步系统研究了氧压和衬底温度对AZO薄膜透明导电性能的影响, 实验发现当氧压为1 Pa, 衬底温度为200 ℃时, AZO 导电性能最好, 其霍尔迁移率为28.8 cm²/V·s, 薄膜电阻率最小可达2.7×10^-4 Ω·cm, 且在可见光范围内光透过率超过了85%. 氧压和温度的增加, 都会导致薄膜电阻率变大. 关键词： 脉冲激光沉积法 ZnO：Al薄膜 透光性 导电性     

Epitaxial growth of bcc Fe films on Al(1 0 0) surfaces using Ti as an interface stabilizer

An approach is described to promote epitaxial growth of thin metal films on single-crystal metal substrates by stabilizing the interface with an extremely thin metallic interlayer. A single atomic layer of a metal is deposited at the interface, Ti on Al(1 0 0) in this case, prior to the growth of the metal film of interest to produce an epitaxial interface in a system that is otherwise characterized by interdiffusion and disorder. The stabilized interface reduces interdiffusion and serves as a template for ordered film growth. Using Rutherford backscattering and channeling techniques along with low-energy electron diffraction and low-energy He⁺ scattering, it is demonstrated that an atomically thin layer of Ti metal deposited at the Fe-Al interface, a system well known for considerable intermixing at room temperature, reduces interdiffusion and promotes the epitaxial growth of Fe films on the Al(1 0 0) surface. The decrease in ion scattering yield for Al atoms, Fe-Fe shadowing and long-range order of the surface suggest that the epitaxial growth of Fe is greatly improved when the Ti interlayer is introduced prior to Fe deposition. Off-normal ion channeling experiments provide clear evidence for the bcc structure of Fe on the Ti/Al(1 0 0) template with the measured average (1 0 0) interplanar distance of 1.44 Å in the Fe overlayer.     

Untersuchungen über den Zusammenhang von Plasmaresonanzstrahlung und Oberflächenrauhigkeit an dünnen Silberschichten

Investigations are made on the correlation of plasma resonance radiation of thin silver films with their surface roughness. The roughness dimensions are determined by comparing the radiation with theory and furthermore by means of electron microscope. It is found, that the height and the extension of the roughness hills increases with film thickness and with substrate temperature. The values are varied in the range from 20 to 200 å (height of the roughness hills) and from 400 to 1000 å (extension of the roughness hills). Different roughnesses are reached by varying the film thickness and the substrate temperature and in some cases by a special technique of evaporation.     

Effect of substrate morphology on the roughness evolution of ultra thin DLC films

The effect of substrate roughness on growth of ultra thin diamond-like carbon (DLC) films has been studied. The ultra thin DLC films have been deposited on silicon substrates with initial surface roughness of 0.15, 0.46 and 1.08 nm using a filted cathodic vacuum arc (FCVA) system. The films were characterized by Raman spectroscope, transmission electron microscope (TEM) and atomic force microscopy (AFM) to investigate the evolution of the surface roughness as a function of the film thickness. The experimental results show that the evolution of the surface morphology in an atomic scale depends on the initial surface morphology of the silicon substrate. For smooth silicon substrate (initial surface roughness of 0.15 nm), the surface roughness decreased with DLC thickness. However, for silicon substrate with initial surface roughness of 0.46 and 1.08 nm, the film surface roughness decreased first and then increased to a maximum and subsequently decreased again. The preferred growth of the valley and the island growth of DLC were employed to interpret the influence of substrate morphology on the evolution of DLC film roughness.