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SiN_x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SiN_x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SiN_x薄膜以非晶状态存在,硬度值仅为18GPa左右;基片温度 关键词： x')" href="#">SiN_x 磁控溅射 微观结构 硬度     

生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响

采用反应射频磁控溅射方法，在Si (100) 基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用 原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析、拉曼光谱等表征技术，研究了沉积温度 对ZnO薄膜的表面形貌、晶粒尺度、应力状态等结晶性能的影响；通过沉积温度对透射光谱 和光致荧光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的结晶特性与光学性能之间的关系.研究结果显示， 在室温至500℃的范围内，ZnO薄膜的晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加，在沉积温度为500 ℃时达到最大；当沉积温度为750℃时，ZnO薄膜的晶粒尺度有所减小；在室温至750℃的范 围内，薄膜中ZnO晶粒与Si基体之间均存在着相对固定的外延关系；在沉积温度低于500℃时 ，制备的ZnO薄膜处于压应变状态，而750℃时沉积的薄膜表现为张应变状态.沉积温度的不 同导致ZnO薄膜的折射率、消光系数、光学禁带宽度以及光致荧光特性的变化，沉积温度对 紫外光致荧光特性起着决定性的作用.此外，探讨了影响薄膜近紫外光致荧光发射的可能因 素. 关键词： ZnO薄膜 表面形貌 微观结构 光学常数     

基片温度对磁控溅射HfO2薄膜结构和性能影响分析

在纯氧条件下,采用直流磁控溅射技术在单晶硅基片上沉积氧化铪（HfO2）薄膜,并研究了沉积过程中基片温度对薄膜结构和性能的影响规律。利用X射线衍射仪（XRD）和X射线能谱（XPS）表征了薄膜的晶体结构和组分,利用原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌,利用纳米力学测试系统表征了薄膜的纳米硬度和弹性模量。结果表明:磁控溅射制备的HfO2薄膜样品呈(111)择优生长,其晶粒尺寸随着基片温度的升高而增大,但其晶型并不发生转变。随着基片温度的增加,基片中的硅元素向薄膜内扩散,影响了薄膜的化学计量比。沉积薄膜的表面形貌和力学性能亦受到其结构和组分变化的影响。在200 ℃条件下制备的HfO2薄膜纯度高,O、Hf元素化学计量达到了1.99,其表面质量和力学性能均达到了最佳值,随着基片温度升高至300 ℃以上,薄膜纯度下降,表面质量和力学性能均产生劣化。     

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SiNx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SiNx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SiNx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N2流量为1 sccm的条件下制备的SiNx薄膜呈富Si态;在N2流量为2 sccm的条件下制备的SiNx薄膜中Si-N键含量最高,可达到94.8%,化学吸附主要发生在薄膜表面,同时薄膜具有较好的机械性能,硬度值可达到22.9 GPa;在N2流量为20 sccm条件下制备的SiNx薄膜,薄膜表面含有46.8%的N-Si-O键及18.6%的Si-O键结构,薄膜内部含有36.8%的N-Si-O键及12.5%的Si-O键结构,表明薄膜结构疏松,在空气中易被氧化,化学吸附在薄膜表面及内部同时发生,因此薄膜具有较差的机械性能,硬度值仅为12 GPa.     

放电等离子烧结制备纳米Ni块体材料

 采用自悬浮定向流法制备纳米Ni粉体,利用放电等离子烧结技术制备出了直径10 mm、厚2 mm,致密度为96.8 %,显微硬度为4.17 GPa的纳米块体材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计分析了烧结块体样品的相组成、晶粒尺寸、微观形貌和显微硬度。研究表明：随烧结温度的升高,块体样品的致密度和晶粒尺寸增大,当烧结温度为650 ℃时,致密度最高,晶粒尺寸为44.8 nm;显微硬度随烧结温度的增高先增大后减小,当烧结温度为550 ℃时,显微硬度最大为4.33 GPa;较高烧结温度下,断口微观形貌的纳米级韧窝出现,显示了韧性断裂的特征。     

衬底温度对磁控溅射制备掺铝氧化锌薄膜的结构和光电性能的影响

利用射频磁控溅射在石英基片上沉积掺铝氧化锌薄膜,研究了衬底温度对薄膜结构和光电性能的影响.当给衬底加热时,X射线衍射观测(002)峰相对强度明显增强.在衬底温度250℃下制备的薄膜的晶粒尺寸最大,为24.9nm,表面粗糙度最小,为8.1nm,表明在衬底温度250℃下制备的薄膜的结晶效果最好.衬底温度从30℃升高到250℃,薄膜的电阻率相应地从14.35×10-4Ω·cm降低到7.18×10-4Ω·cm,随着衬底温度的升高,电阻率反而增大.所有样品在可见光区的平均光学透射率都大于85%.引入品质因子分析薄膜的光电性能,当衬底温度为250℃时,品质因子最大为16.15×10-3Ω-1,其光电性能最好.     

纳米TiO_2薄膜的低温等离子体制备技术

以四氯化钛为源物质,氩气为载气,氧气为反应气体,利用低温等离子体增强化学气相沉积在硅基表面制备出了TiO2薄膜。使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪等检测分析表征TiO2薄膜的性能与性质,并探讨了工艺条件如基片材料、沉积时间和基片温度对薄膜性能的影响。结果表明:制备的薄膜表面光滑均匀,结构致密,最小晶粒尺寸约15 nm;薄膜的晶型主要依赖于沉积温度,低于300℃沉积的薄膜是无定形的,300℃之上沉积的薄膜是锐钛矿结构。     

脉冲偏压电弧离子镀Cr-O薄膜结构及光学性能研究

采用脉冲偏压电弧离子镀技术在单晶硅基片及石英玻璃上制备了一系列均匀透明的Cr-O薄膜. 用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子谱、纳米压痕仪、紫外可见光分光光度计等方法对薄膜的表面形貌、膜厚、相结构、成分、元素的化学价态、硬度和光学性能等进行表征, 主要研究了偏压幅值对薄膜结构和性能的影响. 结果表明, 施加偏压可使薄膜的沉积质量明显提高, 其相结构由非晶态转变为晶体态, 并随着偏压幅值的增加, 由Cr₂O₃相向CrO相转变; 薄膜的硬度先增大后减小, 当偏压为-300 V时, 硬度达到最大值24.4 GPa; 薄膜具有良好的透光率, 最高可达72%; 当偏压为-200 V时, 薄膜的最大光学帯隙为1.88 eV.     

低温铝诱导晶化制备纳米晶硅薄膜的物相和光学性能研究

采用射频磁控溅射镀膜系统,在玻璃衬底上制备了非晶硅(α-Si)/铝(Al)复合薄膜,结合氮气(N₂)气氛中低温快速光热退火制备了纳米晶硅(nc-Si)薄膜;利用光学显微镜、共焦光学显微仪、X射线衍射(XRD)仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和紫外-可见光-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)对纳米晶硅薄膜的表面形貌、物相及光学性能进行了表征,研究了退火工艺对薄膜性能的影响。结果表明： 300 ℃,25 min光热退火可使α-Si/Al膜晶化为纳米晶硅薄膜,晶化率为15.56%,晶粒尺寸为1.75 nm;退火温度从300 ℃逐渐升高到400 ℃,纳米晶硅薄膜晶粒尺寸、晶化率、带隙逐渐增加,表面均匀性、晶格畸变量逐渐减小;退火温度从400 ℃逐渐升高到500 ℃,纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸、晶化率继续增加,带隙则逐渐降低;采用纳米晶硅薄膜的吸光模型验证了所制备的纳米晶硅薄膜的光学特性,其光学带隙的变化趋势与吸光模型得出的结果一致。     

采用真空热压技术制备纳米金属钨块体材料

 采用真空热压技术,在570 ℃和1 GPa的条件下成功制备具有单相α-W结构、平均晶粒尺寸为34 nm、尺寸为Φ10 mm×1 mm的难熔金属钨纳米块体材料,其密度为理论密度的88.8%,显微硬度为4.8 GPa。纳米金属钨的密度和显微硬度随热压温度、热压压强和热压时间增大而升高。