立方氮化硼薄膜研究的新进展

低压下沉积ｃ－ＢＮ薄膜是近年来凝聚态物理和材料科学研究的热门课题之一．我们应用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积技术，在多种衬底上沉积了ＢＮ薄膜，并系统研究了热丝温度、衬底温度和射频电压等工艺参数对ＢＮ薄膜中立方相含量的影响．     

沉积工艺参数对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

利用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法,在不锈钢衬底上直接沉积碳纳米管膜。通过SEM、拉曼光谱和XRD表征,讨论了制备温度和甲烷浓度对碳纳米管膜场发射的影响。结果表明:不同条件下制备的碳纳米管膜的场发射性能有很大差异,保持氢气的流量(100sccm)、生长时间(10min)、反应室压力不变,当甲烷流量为8sccm、温度为700~800℃时,场发射性能最好,开启场强仅为0.8V/μm,发射点分布密集、均匀。     

c轴定向氮化铝薄膜的制备

利用电子回旋共振 (ECR)微波增强化学气相沉积法 (PECVD)并使用氮气 (N2 ) ,氩气 (Ar)和AlCl3蒸气作为气源在直径为 6 .35cm的 (10 0 )单晶硅片表面制备了c轴定向氮化铝 (AlN)薄膜 ,并使用X射线衍射仪及其X射线特征能谱和扫描电镜 (SEM)分析了薄膜特征 ,研究了微波功率、基板温度和N2 流量对薄膜c轴定向的影响 ,得到了c轴偏差角小于 5°的高质量大面积AlN薄膜。     

等离子体化学气相沉积的实验与理论研究

对等离子体化学气相沉积(PCVD)过程进行了实验和理论研究,实验结果表明:实验条件和等离子体参数在PCVD过程中相互关联,等离子体参数直接影响PCVD过程,在此实验结果的基础上建立了一个二元动力学模型,假设PCVD过程是由等离子体参数决定,考虑了活性粒子与反应单体的扩散与对流.计算中使用了实际测量的电子参数.理论与实验结果基本符合. 关键词：     

螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜

利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术，以SiH4和N2为反应气体进行了氮化硅(SiN)薄膜沉积，并研究了实验参量对薄膜特性的影响.利用傅里叶变换红外光谱、紫外—可见光谱和椭偏光检测等技术对薄膜的结构、厚度和折射率等参量进行了测量.结果表明，采用HWP-CVD技术能在低衬底温度条件下以较高的沉积速率制备低H含量的SiN薄膜，所沉积的薄膜主要表现为Si—N键合结构.采用较低的反应气体压强将提高薄膜沉积速率，并使薄膜的致密性增加.适当提高N2/SiH4比例有利于薄膜中H含量的降低. 关键词： 螺旋波等离子体 化学气相沉积 氮化硅薄膜     

氢气稀释比例对多晶硅薄膜微观结构和沉积特性的影响

利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法(ICP-PECVD)直接在普通玻璃衬底上低温沉积多晶硅薄 膜,主要研究了不同氢气稀释比例对薄膜沉积特性和微观结构的影响。采用 X 射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和 扫描电子显微镜(SEM)表征了在不同氢气比例条件下所制备多晶硅薄膜的微结构、形貌,并对不同条件下样品的 沉积速率进行了分析。实验结果表明：随着混合气体中硅烷比例的增加,薄膜的沉积速率不断增加;晶化率先增 加,后减小;当硅烷含量为4.8%时,晶化率达到最大值67.3%。XRD 和 SEM 结果显示多晶硅薄膜在普通玻璃衬 底上呈柱状生长,且晶粒排列整齐、致密,这种结构可提高载流子的纵向迁移率,有利于制备高效多晶硅薄膜太阳能电池。     

沉积参数对碳氮化硅薄膜化学结构及光学性能的影响

利用微波电子回旋共振（MW ECR）等离子体增强非平衡磁控溅射法制备了碳氮化硅（SiCN）薄膜。研究结果表明：硅靶溅射功率和氮气流量对薄膜化学结构、光学、力学等性能有很大影响。傅里叶变换红外光谱（FT IR）和X射线光电子能谱（XPS）表征显示，随着硅靶溅射功率由150W增加到350W，薄膜中C Si N键含量由14.3%增加到43.6％; 氮气流量的增大（2～15sccm）易于形成更多的sp2C＝N键和sp1C≡N键。在改变硅靶溅射功率和氮气流量的条件下，薄膜光学带隙最大值分别达到2.1eV和2.8eV。     

射频等离子体增强化学气相沉积SiNx薄膜的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以N2和SiH4作为反应气体,在P型硅基片上进行SiNx薄膜的沉积.使用椭偏仪对薄膜厚度和光学常量进行了测量, 用傅里叶变换红外光谱仪对SiNx薄膜的化学键合结构进行了分析.研究了基片温度、射频功率以及N2和SiH4的气体流量比率等实验工艺参量对薄膜沉积速率和光学常量的影响.结果表明,射频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的SiNx薄膜是低含氢量的SiNx薄膜,折射率在1.65~2.15之间,消光系数k在0.2~0.007之间,当SiNx薄膜为富氮时k≤0.01,最高沉积速率高达6.0 nm/min,N2和SiH4气体流量比率等于10是富硅和富氮SiNx薄膜的分界点.     

分步法高速沉积微晶硅薄膜

为提高微晶硅薄膜的纵向结晶性能, 在甚高频等离子体增强化学气相沉积技术的基础上, 采用过渡参数缓变和两步法相结合的方法在普通玻璃衬底上高速沉积薄膜. 当功率密度为2.1 W/cm², 硅烷浓度在6%和9.6%之间变化时, 从薄膜方向和玻璃方向测算的Raman晶化率的差异维持在2%以内. 硅烷浓度为9.6%时, 薄膜沉积速率可达3.43 nm/s, 从薄膜方向和玻璃方向测算的Raman晶化率分别为50%和48%, 差异的相对值仅为4.0%. 合理控制过渡阶段的参数变化, 可使两个方向的Raman晶化率差值下降到一个百分点. 表明采用新方法制备薄膜, 不仅可以抑制非晶孵化层的形成, 改善微晶硅薄膜的纵向结构, 还为制备优质薄膜提供了较宽的参数变化空间. 关键词： 微晶硅薄膜 非晶孵化层 高速沉积 甚高频等离子体增强化学气相沉积     

F掺杂的BN纳米管及电导特性

利用一种新颖的催化生长方法,在生长BN纳米管的过程中直接引入F原子,获得了均匀F掺杂的BN纳米管.高分辨透射电子显微镜研究表明,构成BN纳米管的六元环由于F掺杂而被严重扭曲,纳米管壁由一些高度卷曲的连续片层构成.电学性质测量表明,相对于无掺杂的BN纳米管而言,F掺杂BN纳米管的电导显著增加.     

热退火对等离子体增强化学气相沉积SiCOH薄膜结构与性能的影响

热退火是多孔低介电常数薄膜制备过程中的重要一环, 对薄膜结构及性能具有重要影响. 本文以四乙氧基硅烷和双戊烯为前驱体, 采用等离子体增强化学气相沉积方法制备了SiCOH薄膜, 对其进行了氮气氛围下的热退火处理, 分析了热退火对薄膜结构与性能的影响, 探究了退火过程中薄膜结构变化的可能的反应机理. 傅里叶变换红外光谱和固体核磁共振谱结果表明, 沉积薄膜是一种有机无机杂化薄膜. 退火过程中, 薄膜中的-CH₂, -CH₃等有机组分被分解除去, 形成了以稳定的Si-O-Si等无机组分为骨架的多孔结构, 并通过氮气吸附/脱附等温线测试得到了验证. 在此期间, 薄膜骨架微结构亦发生一系列调整, C=C, Si-C含量增加, Si、O、C等元素间发生进一步键合. C=C 含量的提高, 使得薄膜的消光系数和漏电流密度增大. 实验证明, 退火后薄膜具有低折射率、低介电常数特性, 是一类具有优异的介电性能和力学性能的材料, 作为芯片后端互连层间介质具有极大的应用潜力.     

前驱B膜沉积时间对MgB_2薄膜超导特性的影响

利用化学气相沉积法(CVD)在多晶Al2O3衬底上制备出了系列MgB2超导薄膜,研究了前驱硼膜沉积时间对MgB2薄膜超导特性的影响,通过XRD、SEM和R-T曲线对超导MgB2薄膜进行了表征。延长前驱硼膜的沉积时间,得到的硼膜结晶度越高,结构更致密。经退火后制备的MgB2薄膜表面富余的Mg可以改善晶粒间的连接,提升T c值。该实验沉积10min前驱硼膜得到的MgB2超导薄膜T c值为34K,且超导转变宽度比较窄。延长前驱硼膜沉积时间到15min后,薄膜的T c值降低,这是由于前驱硼膜较多,Mg和硼反应不充分所导致的。     

沉积温度对含氢非晶碳膜电学性质的影响

用苯作为源气体,使用微波电子回旋共振(ECR)等离子体气相沉积法在不同温度下制备了含 氢非晶碳薄膜,研究了沉积温度对薄膜的直流电阻率、击穿场强的影响,发现它们与沉积速 率密切相关.测量了薄膜的含氢量与Raman谱,利用Angus等人提出的随机共价网络模型对结果 作了分析. 关键词： 非晶碳薄膜 ECR等离子体化学气相沉积 直流电阻     

等离子体增强化学气相沉积氮化碳薄膜过程中的光学发射谱研究

利用光学发射谱技术对直流辉光放电等离子体增强的化学气相沉积氮化碳薄膜过程中的等离子体进行了原位诊断，结果表明主要的辐射有N2的第二正系跃迁、N2^ 的第一负系跃迁、CN和NH的紫外跃迁。研究了气源中氢气含量、放电电流及沉积气压的变化对N2（337.1nm)，N2^ (391.4nm)和CN(388.3nm)辐射强度的影响，并在此基础上探讨了这几种跃迁的激发机制，其结果为氮化碳合成中优化沉积参数、控制实验过程提供了依据。     

采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜

 研究了不同衬底-阴极距离、直流电压和H₂流量对a-CH薄膜沉积速率的影响。结果表明：衬底-阴极距离必须大于0.5cm，随着该距离的增加，薄膜的沉积速率减少；直流电压达550V时沉积速率最大；随着H2含量的增加，CH₄含量相对减少，沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nm CH薄膜的表面形貌，表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV-VIS谱，由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。     

采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜

研究了不同衬底-阴极距离、直流电压和H2流量对a-CH薄膜沉积速率的影响。结果表明：衬底-阴极距离必须大于0.5cm,随着该距离的增加,薄膜的沉积速率减少;直流电压达550V时沉积速率最大;随着H2含量的增加,CH4含量相对减少,沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nm CH薄膜的表面形貌,表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV-VIS谱,由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。