SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO₂的Si衬底(SiO₂/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp²六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO₂分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.     

3C-SiC薄膜反向外延生长工艺的研究

本文采用低压化学气相淀积(LPCVD)技术,以甲烷CH4作为反应碳气体源,氢气H2作为稀释气体,将两者混合后,在n型Si(111)衬底上反向外延生长n型3C-SiC薄膜。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RAM)及扫描电子显微镜(SEM)对生长的3C-SiC薄膜进行测试和分析。对比在相同的反应温度下,不同的热处理方式对生长的3C-SiC薄膜质量的影响,进一步探讨SiC薄膜反向外延生长工艺的改进方法。结果表明,较慢的降温速率能够生长出质量较高的3C-SiC薄膜。     

Ti缓冲层及退火处理对Si(111)基片上生长的ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应磁控溅射法在Si（111）基片上制备了带有Ti缓冲层的高c轴取向ZnO薄膜.通过X射线衍射分析和光致荧光光谱测量,研究了Ti缓冲层厚度和退火处理对ZnO薄膜结晶质量和光致荧光特性的影响.研究结果表明,Ti缓冲层的引入可以有效改善Si基片上ZnO薄膜的发光性能,但缓冲层存在一个最佳的厚度.薄膜应力是影响ZnO薄膜紫外荧光发射性能的重要因素,较小的残余应力对ZnO薄膜的紫外荧光发射是有利的,残余应力的存在可以改变ZnO薄膜紫外荧光发射能量.随着退火温度的增加,薄膜中的张应力增大,导致带隙宽度减小以及激子复合跃迁峰逐渐向低能方向移动. 关键词： ZnO薄膜 缓冲层 退火处理 应力分析     

SOI基3C-SiC薄膜的光谱表征

本文探索在SOI基片上通过顶层Si直接与碳源反应,反向外延生长3C-SiC薄膜的工艺条件和技术。采用LPCVD技术,以CH4和H2混合气体为反应源,在SOI衬底上生长3C-SiC薄膜。采用X射线衍射分析仪、场发射扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱来研究样品的结构和性质;并研究反应前、后样品电压-电容特性的变化。研究结果表明,通过反向外延的方法,能够在SOI基片反向外延生长得到3C-SiC薄膜,但目前的工艺条件有待进一步的改善。     

沉积温度对LaF3薄膜性能的影响

在189,255,277和321 ℃的沉积温度下用热舟蒸发方法制备了LaF3薄膜。通过X射线衍射(XRD)测试了薄膜的晶体结构;采用分光光度计测量了薄膜的透射光谱,并计算得到样品的折射率、消光系数和截止波长;利用光学干涉仪测试得到了薄膜的残余应力;采用三倍频Nd:YAG脉冲激光测试了薄膜的激光损伤阈值。结果表明：随沉积温度的提高,LaF3薄膜的结晶状况明显变好,晶粒尺寸逐渐变大;膜层变得更加致密,折射率变大,然而薄膜吸收变得严重,截止波段向长波漂移,同时薄膜的残余应力也增加,内应力在薄膜的残余应力中起着决定作用;薄膜的激光损伤阈值在高温制备时相对较高。     

Growth Kinetics of Silicon Carbide Film Prepared by HeatingPolystyrene/Si(111)

在不同的温度下热处理用sol-gel法制的PS/Si(111)叠层凝胶膜制备出了SiC薄膜．用XRD、SEM、XPS、FTIR等分析方法研究了SiC薄膜的结构、组成和表面形貌等．根据FTIR光谱计算了不同温度下得到的SiC薄膜的厚度,并研究了PS/Si(111)热解法生长SiC薄膜的生长动力学．结果表明,随着生长温度的增加,SiC薄膜生长速率变化趋势为：1200～1250 oC生长速率增加缓慢是2D生长机制,1250～1270 oC生长速率快速增加是3D生长机制,1270～1300 oC生长速率为负增长是由于SiC薄膜生长与Si和C原子的挥发共同作用所致．由速率变化求得各段表观生长激活能分别是122.5、522.5、-127.5 J/mol．     

对硅片上自组装生长的Pentacene薄膜生长机制及其结晶相态的研究

采用热蒸发的方法在硅片衬底上自组装生长的Pentacene薄膜,薄膜在80℃温度下经2 h恒温真空热处理,通过原子力显微镜(AFM)对Pentacene薄膜表面形貌及其生长机制进行研究.结果得到,在硅片上生长的Pentacene薄膜足以台阶岛状结构生长,其岛状直径约为100 nm.且Pentacene分子以垂直于衬底的方向生长,台阶岛状结构中每个台阶的平均高度约为1.54 nnl·s-1,与Pentacene分子的沿长轴方向的长度相近.从Pentacene薄膜的XRD图谱中可以看出,薄膜在形成的过程中会因条件的不同而形成不同的结晶相,分别为薄膜相和三斜体相,且薄膜的结晶相将随着薄膜厚度的增加向三斜体相转变,其临界厚度为80和150 nm,当薄膜大于150 nm时,薄膜的三斜体相占主导地位,而当Pentacene薄膜的厚度小于80 nm时,Pentacene薄膜呈薄膜相存在.     

涂层导体外延MgO层的织构与表面形貌探究（英文）

采用直流反应磁控溅射技术在IBAD-MgO基底上外延生长MgO.良好的MgO薄膜(面内织构度FWHM7°,表面均方根粗糙度RMS2nm)能够在较宽的温度区间400℃到500℃间获得.对于温度影响的MgO薄膜生长,我们采用了基于密度泛函的第一性原理进行模拟,得到与实验结果相符合的结论:过高的温度在损害薄膜织构的同时,会造成表面粗糙度的增加.而与之相反的:薄膜厚度由40nm增加到600nm时,薄膜织构虽然优化但会损害薄膜表面.薄膜的岛状生长与Ehrlich–Schwoebel(ES)势垒,是造成表面恶化的主要原因.     

BaTiO_3晶体薄膜PLD法生长工艺参量研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶MgO基片上外延生长了BaTiO3晶体薄膜.为改善薄膜的结晶质量和表面粗糙度,研究并优化了生长工艺中生长温度和激光能量两个参量,并对薄膜样片实行原位退火.找到了BaTiO3薄膜在优先方向上的结晶效果,分析了结晶质量对生长温度的依赖关系和不同激光能量对结晶薄膜的表面粗糙度的影响.利用X射线衍射仪测定结晶效果与特性,原子力显微镜表征BaTiO3薄膜的结晶表面形貌与粗糙度.测试结果表明,在c轴取向生长BaTiO3薄膜,在(001)和(002)方向上都出现强度很高的尖锐衍射峰,具有较好的结晶质量和较小的表面粗糙度,原子力显微镜测定出薄膜的表面粗糙度为0.563nm.     

在不同衬底上制备的ZnO薄膜透射率的研究

采用反应磁控溅射在不同结构衬底上生长ZnO薄膜,通过X-ray衍射(XRD)及透射光谱来分析薄膜的成膜情况,并得出在Al₂O₃/AlN复合基上溅射沉积的ZnO薄膜比单独在AlN薄膜衬底的结晶质量好且透过率也较高。而经不同的快速热退火温度验证,发现在400 ℃时,ZnO薄膜的结晶化及在(002)方向上的择优取向达到最好,并在可见光范围内的平均透过率达到88%以上。当退火温度超过450 ℃时,温度过高改变了ZnO薄膜的内部结构,使其氧原子和锌原子发生了较大距离的位移,导致薄膜内部缺陷的增多,从而存在过多的晶界,增加了其薄膜的散射机制,使光的透过性变差,退火温度为500 ℃时,薄膜的平均透过率为80%。