磁控溅射法合成纳米β-FeSi2/a-Si多层结构

β-FeSi2作为一种环境友好的半导体材料,颗粒化及非晶化正在成为提高其应用性能和改善薄膜质量、膜基界面失配度的有效途径.利用射频磁控溅射法在单晶Si基体上沉积Fe/Si多层膜,合成纳米β-FeSi2/Si多层结构.通过透射电子显微镜、高分辨电子显微术等分析手段,研究了多层结构和制备工艺之间的相互关系.研究结果表明,采用磁控溅射Fe/Si多层膜的方法,不需要退火就可以直接沉积得到β-FeSi2相小颗粒.β-FeSi2相颗粒尺寸在20 nm以下,小的颗粒尺寸导致发光蓝移,带隙宽度变大,Edg值约为0.94 eV.经过850 ℃的真空退火处理后,β-FeSi2相没有发生改变,颗粒尺寸变大、蓝移效果消失,β-FeSi2相小颗粒的尺寸仍小于100 nm,结构的稳定性较好.     

磁控溅射法合成纳米β-FeSi2/a-Si多层结构

β-FeSi₂作为一种环境友好的半导体材料，颗粒化及非晶化正在成为提高其应用性能和改善薄膜质量、膜基界面失配度的有效途径.利用射频磁控溅射法在单晶Si基体上沉积Fe/Si多层膜，合成纳米β-FeSi₂/Si多层结构.通过透射电子显微镜、高分辨电子显微术等分析手段，研究了多层结构和制备工艺之间的相互关系.研究结果表明，采用磁控溅射Fe/Si多层膜的方法，不需要退火就可以直接沉积得到β-FeSi₂相小颗粒.β-FeSi₂相 关键词： 2')" href="#">β-FeSi₂ 磁控溅射 透射电子显微镜 半导体薄膜     

离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

采用MEVVA源(Metal Vapor Vacuum Arc Ion Source)离子注入合成β-FeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下β-FeSi2薄膜的显微结构变化. 研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的β-FeSi2表面层和埋入层. 制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γ-FeSi2→β-FeSi2→α-FeSi2,CsCl-FeSi2→β-FeSi2→α-FeSi2或β-FeSi2→α-FeSi2. 当注入参数增加到60kV,4×1017ions/cm2,就会导致非晶的形成,非晶在退火后会晶化为β-FeSi2相,相变顺序就变为非晶→β-FeSi2→α-FeSi2. 随退火温度逐渐升高硅化物颗粒逐渐长大,并向基体内部生长,在一定的退火温度下硅化物层会收缩断裂为一个个小岛状,使得硅化物/硅界面平整度下降. 另外,对于β-FeSi2/Si界面取向关系的研究表明,在Si基体上难以形成高质量β-FeSi2薄膜的原因在于多种非共格取向关系的并存、孪晶的形成以及由此导致的界面缺陷的形成.     

红外吸收光谱法研究磁控溅射沉积SiOx非晶薄膜的过程

利用磁控溅射技术,在单晶Si衬底上生长了SiOx非晶薄膜.傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)显示,SiOx非晶薄膜存在3个吸收谱带.研究发现,随着溅射功率的提高,薄膜中先后形成Si-Oy-Si4-y(0＜y≤4),Si6环以及无桥氧空位中心(NBOHC)缺陷等结构,这几种结构对应的Si-O-Si键的伸缩振动吸收、非对称伸缩振动吸收以及O-Si-O键的振动吸收是导致薄膜的FTIR光谱出现3个吸收谱带的根本原因.     

后退火时间对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

第三代半导体β-Ga₂O₃因其优异的性质在近年来备受国内外的关注,而获得质量较好的β-Ga₂O₃薄膜也就成了其广泛应用的关键.本文采用射频磁控溅射方法,以C面蓝宝石(Al₂O₃)为衬底制备β-Ga₂O₃薄膜,并研究后退火工艺中退火时间对制得的β-Ga₂O₃薄膜材料的影响. XRD和AFM表征结果表明,随着退火时间的增加,薄膜的衍射峰强度表现为先增大后减小再增大的特性,半峰宽为先增大后减小,而晶粒尺寸与半峰宽相反;薄膜表面粗糙程度呈现先下降后上升的趋势.另外,利用积分球式分光光度计测试了薄膜的光学特性,结果表明薄膜的吸收光谱存在两个吸收峰值,分别位于250 nm和300 nm附近处,在深紫外区域有较好的吸收特性.     

离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

采用MEVVA源(MetalVaporVacuumArcIonSource)离子注入合成βFeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下βFeSi2薄膜的显微结构变化.研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的βFeSi2表面层和埋入层.制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γFeSi2→βFeSi2→αFeSi2,CsClFeSi2→βFeSi2→αFeSi2或βFeSi2→αFeSi2.当注入参数增加到60kV,4×1017ionscm2,就会导致非晶 关键词： β-FeSi2 半导体薄膜 金属硅化物 离子注入 透射电子显微镜     

用磁控溅射法制备Cu薄膜的研究

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Cu薄膜 ,应用台阶仪测量Cu膜的厚度 ,研究了薄膜的沉积速率与溅射功率的关系 ;用X射线衍射 (XRD)和扫描电镜Cu对薄膜进行了表征 ,研究了溅射功率对所制备薄膜的影响。制备出致密性和均匀性较好的Cu薄膜。     

磁控溅射制备氧化硅薄膜生长速率

氧化硅薄膜是半导体工业中常见的薄膜材料,通常采用化学气相沉积方法制备。但是这种制备方法存在缺欠。采用磁控溅射的方法首先在石英衬底上制备了氧化硅薄膜。研究了射频功率、氧气含量和溅射压强对氧化硅薄膜沉积速率的影响。发现沉积速率随着射频功率的增加而增加;随着氧气含量的增加,先减小后增大;当溅射压强在0.4~0.8 Pa之间变化时,沉积速率变化很小,当溅射压强超过0.8 Pa时沉积速率迅速下降。讨论了不同生长条件下造成氧化硅薄膜生长速率变化的原因。     

射频磁控溅射法制备ZnS多晶薄膜及其性质

实验采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积了ZnS多晶薄膜,研究了沉积气压、退火温度和衬底温度对ZnS薄膜质量的影响.利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微结构,并计算了内应力值.通过紫外-可见光分光光度计测量了薄膜的透过谱,计算了Urbach能量和禁带宽度.利用扫描电子显微镜(SEM)观察了薄膜的表面形貌.结果表明: 衬底温度为室温时沉积的ZnS薄膜具有较大的压应力,并且内应力值随着工作气压增大而增大,在300 ℃下进行退火处理后内应力松弛,衬底温度为350 ℃时制备的ZnS薄膜内应力小,透过率高,经300 ℃退火处理后结晶质量有所提高. 关键词： ZnS薄膜 射频磁控溅射 内应力     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的绿光发射

用射频磁控溅射法,在硅衬底上制备出具有良好的(002)择优取向的多晶ZnO薄膜。研究了室温下薄膜的光致发光特性,观察到显著的单绿光发射(波长为514nm)峰。在氧气中830℃高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,绿光发射峰强度变弱;在真空中830℃高温退火后,绿光发射峰强度增加。绿光发射源于氧空位深施主能级到价带顶的电子跃近。     

磁控溅射法结合异位退火制备MgB_2超导薄膜的研究

采用磁控溅射法,结合真空异位退火,成功制备MgB_2超导薄膜,探索了退火温度、退火时间、磁控溅射功率和溅射气压对MgB_2薄膜超导特性的影响。通过XRD、SEM和PPMS测量的结果来分析退火及溅射的工艺参数对MgB_2超导薄膜的晶体结构、表面形貌及超导性能的影响。研究表明,退火温度为670℃,退火时间为2h,MgB_2靶溅射功率控制在300W,Ar溅射气压保持为2Pa,MgB_2薄膜表现出最优的超导特性,其临界电流密度Jc为1.8×105A/cm2。     

射频磁控溅射法制备N掺杂β-Ga2O3薄膜的光学特性

在不同氨分压比(0～30％)下,用射频磁控溅射法在玻璃和硅衬底上制备了N掺杂β-Ga2O3薄膜.研究了氨分压比和退火对薄膜光学和结构特性的影响.N掺杂β-Ga2O3薄膜的微结构、光学透过率、光学吸收和光学带隙随着氨分压比的增加发生了显著变化.观察到了绿光、蓝光和紫外发光带,并对每个发光带进行了讨论.     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的发光特性

利用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有（002）择优取向的氧化锌薄膜，用波长为300nm的光激发，观察到在446nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子到价带上的跃迁。并讨论了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响，且给出了解释。     

磁控溅射法沉积SiN_x非晶薄膜的生长机制及结构分析

利用磁控溅射技术在单晶Si衬底上沉积了Six非晶薄膜.样品的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)显示,SNx非晶薄膜在812～892 cm-1范围内存在一个较强的吸收谱带.该吸收谱带对应于Si-N-Si键的伸缩振动吸收(stretching vibration mode),其吸收峰峰位随着溅射功率的增大明显红移;但退火后,该吸收峰又逐渐蓝移.结合中心力模型和自由结合模型,分析了磁控溅射过程中Six非晶薄膜的生长机制和内部结构.研究认为,随着溅射功率的提高,薄膜中先后形成Si-N4四面体,Si-N-Si3,Si-N2-S2及Si-N3-Si等结构,这几种结构分别对应着Si-N-Si键的不同模式的振动吸收.随着退火温度的升高,分子热运动逐渐加剧,非晶SiNx薄膜发生相分离,生成Si3N4和Si纳米晶颗粒,因此,S-N-Si键的吸收峰逐渐向Si3N4的特征振动吸收峰位870 cm-1靠近.     

纳米β-FeSi2/a-Si多层膜室温光致发光分析

采用射频磁控溅射的方法,在Si(100)基片上制备了纳米β-FeSi2/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-FeSi2/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明:利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜,室温下能够检测到β-FeSi2的1.53 μm处光致发光信号;未退火时多层膜是(非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒)/非晶Si结构,退火后则是β-FeSi2颗粒/(晶体Si+非晶Si)结构;退火前后样品有相同的PL信号强度,说明非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒和β-FeSi2颗粒可以产生同样的发光性能.实验测出1.53 μm处PL信号也进一步证明了非晶FeSi2的半导体性能.     

中频孪生磁控溅射WO3薄膜及变色性能研究

采用先进的中频孪生非平衡磁控溅射技术,以金属钨为靶材,制备非晶态WO3电致变色薄膜。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外分光光度计等测试手段分析薄膜的结构、表面形貌、成分以及透射光谱特性。研究了氧气流量比及热处理温度对WO3薄膜变色性能的影响。结果表明,中频孪生非平衡磁控溅射技术是制备WO3变色薄膜的一种有效方法;室温条件下沉积获得的原始态薄膜为非晶态WO3;提高氧气流量比和适当热处理温度能有效改善薄膜的电致变色性能。实验中在较高氧气流量比,200℃热处理条件下制备的薄膜在380~780 nm的可见光范围内着色态和褪色态平均透光率差值高达50%以上,表现出较好的电致变色性能。     

直流磁控溅射制备氧化钒薄膜

讨论了在低温下以高纯金属钒作靶材,用直流磁控溅射的方法制备出了氧化钒薄膜。通过设计正交试验,分析了氩气和氧气的流量比,溅射功率,工作压强,基底温度对氧化钒薄膜沉积速率和电阻温度系数TCR的影响,采用RTP-500型快速热处理机对氧化钒薄膜样品进行了退火热处理,实验结果表明:当Ar与O2的比例为100:4,溅射功率为120W,工作压强为2Pa时,所获得薄膜TCR较大,都在-2%/K附近,最高的可达-3.6%/K。     

射频磁控溅射法制备SnS_2薄膜结构和光学特性的研究

采用射频磁控溅射法溅射SnS_2靶,在玻璃基片上以不同射频功率和氩气压强制备一系列薄膜样品,研究了不同工艺条件对薄膜特性的影响。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对薄膜样品的晶体结构和物相进行表征分析。利用X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)对SnS_2薄膜的化学组分、光学特性等进行测试,计算或分析了SnS_2薄膜样品的组分原子比、光学常数和光学带隙。结果表明:制备SnS_2薄膜的最佳工艺条件为射频功率60 W、氩气压强0.5 Pa。在该条件下,所制备的SnS_2薄膜沿(001)晶面择优取向生长,可见光透过率和折射率较高,消光系数较小,直接带隙为2.81 e V。在此基础上,进一步制备了n-SnS_2/p-Si异质结器件。器件具有良好的整流特性及弱光伏特性,反向光电流随光照强度的增加而增大。器件的光电导机制是由SnS_2禁带中陷阱中心的指数分布所控制。     

磁控溅射法制备钛掺杂WO3薄膜结构和性能的研究

采用中频孪生非平衡磁控溅射技术制备钛掺杂WO_3薄膜。运用X射线衍射(XRD),拉曼光谱、紫外分光光度计、计时安培分析仪和原子力显微镜(AFM)等测试手段分析了钛掺杂WO_3薄膜的结构和光学性能。实验结果表明,掺杂后的薄膜在相同的热处理条件下晶化程度降低,晶粒细化,离子抽出和注入的通道大大增多,钛掺杂原子数分数0．051的着色响应速度提高,循环寿命提高了4倍以上,但着色后透射率下降。