Si(111)表面在NH3气氛下形成Si3N4薄膜的STM研究

利用扫描隧道显微镜(STM)对Si(111)在氨气气氛下进行氮化所获得的氮化硅薄膜形貌和表面结构进行了系统分析,结果表明在1075—1275K的温度下对Si(111)进行氮化可以获得较平整的晶态βSi3N4薄膜,并在氮化膜表面观察到了Si3N4(0001)表面的(4×4)再构. 关键词：     

Si_3N_4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究

利用原位扫描隧道显微镜和低能电子衍射分析了Si的纳米颗粒在Si3N4 /Si(111)和Si3N4 /Si(10 0 )表面生长过程的结构演变 .在生长早期T为 35 0— 10 75K范围内 ,Si在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇 ,这些团簇的大小均在几个纳米范围内 ,并且在高温退火时保持相当稳定的形状而不相互融合 .当生长继续时 ,Si的晶体小面开始显现 .在晶态的Si3N4 (0 0 0 1) /Si(111)表面 ,Si的 (111)小面生长比其他方向优先 ,生长方向与衬底Si(111)方向一致 .最后在大范围内形成以 (111)为主的晶面 .相反 ,在非晶的Si3N4 表面 ,即Si3N4 /Si(10 0 ) ,Si晶体的生长呈现完全随机的方向性 ,低指数面如 (111)和 (10 0 )面共存 ,但它们并不占据主导地位 ,大部分暴露的小面是高指数面如 (113)面 .对表面生长过程进行了探讨并给出了合理的物理解释     

ZnO／AlN／Si（111）薄膜的外延生长和性能研究

用常压金属化学气相沉积法(MOCVD)在Si(111)衬底上制备了马赛克结构ZnO单晶薄膜。引入低温Al N缓冲层以阻止衬底氧化、缓解热失配和晶格失配。薄膜双晶X射线衍射2θ/ω联动扫描只出现了Si(111)、ZnO(000l)及Al N(000l)的衍射峰。ZnO/Al N/Si(111)薄膜C方向晶格常量为0.5195nm,表明在面方向处于张应力状态;其对称(0002)面和斜对称(1012)面的双晶X射线衍ω摇摆曲线半峰全宽分别为460″和1105″;干涉显微镜观察其表面有微裂纹,裂纹密度为20cm-1;3μm×3μm范围的原子力显微镜均方根粗糙度为1.5nm;激光实时监测曲线表明薄膜为准二维生长,生长速率4.3μm/h。低温10K光致发光光谱观察到了薄膜的自由激子、束缚激子发射及它们的声子伴线。所有结果表明,采用金属化学气相沉积法并引入Al N为缓冲层能有效提高Si(111)衬底上ZnO薄膜的质量。     

Si(111)衬底切偏角对GaN基LED外延膜的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在具有偏角(0°~0.9°)的Si(111)衬底上生长了GaN薄膜。采用高分辨X射线衍射(HRXRD)对Si衬底的偏角进行了精确的测量,利用HRXRD、原子力显微镜(AFM)以及光致发光(PL)对外延薄膜的晶体质量、量子阱中In组分、表面形貌及光学特性进行了研究。结果表明,Si(111)衬底偏角对量子阱中的In组分、 GaN外延膜的表面形貌、晶体质量以及光学性能具有重大影响。为了获得高质量的GaN外延薄膜,衬底偏角必须控制在小于0.5°的范围内。超出该范围,GaN薄膜的晶体质量、表面形貌及光学性能都明显下降。     

Ag/Si（111）超薄膜光学二次谐波强度变化与结构相变研究

在130-830K温度范围内,系统研究了Si（111）-√3×√3-Ag和Si（111）-3×1-Ag超薄膜重构表面的光学二次谐波的温度依赖性,分析了信号强度的变化和表面结构之间的关联.结果表明,对于Si（111）-3×3-Ag结构薄膜表面而言,在130K到320 K的温度范围内,表面光学二次谐波信号强度的变化中没有出...     

薄膜光学 制膜技术与装置

O484.1 2006043380ZnO/AlN/Si(111)薄膜的外延生长和性能研究=Growthand properties of ZnO fil m grown on Si (111) substratewith Al N buffer by MOCVD[刊,中]/郑畅达(南昌大学材料科学研究所教育部发光材料与器件工程研究中心.江西,南昌(330047)) ,王立…∥光学学报.—2006 , 26(3) .—463-466采用低温Al N为缓冲层在Si(111)衬底上生长出具有较高结晶质量和少裂纹的ZnO马赛克结构单晶薄膜。薄膜的生长为准二维过程,生长速率4 .3μm/h;样品表面裂纹密度仅为20 cm-1,3μm×3μm范围的原子力显微镜均方根粗糙度为1 .5 nm;低温10 …     

AIN/Si3N4 纳米多层膜的外延生长与力学性能

采用射频磁控溅射方法制备单层AlN,Si3N4薄膜和不同调制周期的AlN/S3N4纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si3N4层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si3N4层的厚度.当AlN层厚度为4.0 nm、Si3N4层厚度为0.4nm时,AlN和Si3N4层共格外延生长,多层膜形成穿过若干个调制周期的柱状晶结构,产生硬度升高的超硬效应.随着Si3N4层厚的增加,Si3N4层逐步形成非晶并阻断了多层膜的共格外延生长,多层膜的硬度迅速降低,超硬效应消失.采用材料热力学和弹性力学计算了Si3N4层由晶态向非晶转变的临界厚度.探讨了AlN/Si3N4纳米多层膜出现超硬效应的机理.     

湿法刻蚀对Si基片孔点阵及ZnO外延薄膜周期形貌的影响

利用射频等离子体辅助分子束外延法,在刻有周期性孔点阵结构的Si衬底上生长了ZnO二维周期结构薄膜,系统研究了湿法化学刻蚀对孔形点阵Si(100),Si(111)基片表面形貌的影响,以及两种初底上ZnO外延薄膜的结晶质量与周期形貌的差异.X射线衍射及扫描电子显微测试结果表明：Si (111)衬底上生长出的ZnO二维周期结构薄膜具有较好的结晶质量与较好的周期性表面形貌.该研究结果为二维周期结构的制备提供了一种新颖的方法. 关键词： ZnO 分子束外延 Si 湿法刻蚀     

氮化铁薄膜晶相合成热分析及其磁性

研究Fe-N体系晶相转变(相变)规律对于高效合成高自旋极化率的g'-Fe4N薄膜材料非常重要.利用同步热分析(TG-DSC)研究了氮化铁薄膜的相变规律. TG-DSC的结果显示,在10℃/min的升温速率下,g'-FeN薄膜在常温到800℃之间共有5次相变,分别为I,g'-FeN→x-Fe2N;II,x-Fe2N→e-Fe3N;III,e-Fe3N→g'-Fe4N; IV, g'-Fe4N→g-Fe;以及V, g-Fe→a-Fe.利用真空退火技术有效调控了氮化铁薄膜的晶相.X-射线衍射测试结果显示,直接在纯氮气中溅射得到的氮化铁薄膜是单相的g'-FeN,经350, 380和430℃退火可分别获得单相的x-Fe2N, e-Fe3N和g'-Fe4N.研究了氮化铁薄膜的磁学性能.振动样品磁强计测试结果显示, g'-Fe4N薄膜在面内/面外表现出明显的磁各向异性,属于典型的磁形状各向异性.     

温度对Si衬底上低压MOCVD外延生长ZnS薄膜质量的影响

用低压MOCVD系统在(111)Si衬底上,用两步生长方法(改变/流量比)在300～400℃时外延生长了ZnS单晶薄膜。随着衬底温度的降低,ZnS薄膜结晶质量提高,并在300℃生长时获得结晶完整性较好的(111)ZnS单晶薄膜。文中讨论了衬底温度对薄膜质量的影响。