Y2O3稳定ZrO2薄膜的结构和光学特性

用电子束蒸发法制备出四种不同Y2O3含量的Y2O3稳定ZrO2（YSZ）薄膜,用X射线衍射和透射光谱测定薄膜的结构和光学性能.结果表明：随着Y2O3含量的增加,ZrO2薄膜从单斜相向高温相（四方相和立方相）转变,获得了结构稳定的YSZ薄膜;YSZ薄膜的晶粒尺寸都比ZrO2薄膜的大,但随着Y2O3加入量的增加,晶粒尺寸有减小的趋势,薄膜表面也趋向光滑平整.所有YSZ薄膜的透射谱线都与ZrO2薄膜相似,在可见光和红外光区都有较高的透过率.Y2O3的加入还可以改变薄膜的折射率,在一定范围内可得到所需的任意折射率.     

薄膜生长的理论模型与Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了薄膜的二维生长.引入Morse作用势描述粒子间的相互作用情况,研究了相互作用范围α对薄膜生长初期形貌的影响.薄膜的生长经历了由临界核的形成、团的长大、形成迷津结构到连续成膜4个阶段.模拟结果表明,随着沉积粒子数的增加,成团粒子所占百分比下降.这与实际情况相符. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo方法 Morse势     

超薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo(MC)方法模拟研究了薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系.模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程.结果表明当基底温度从200K变化到260K时,岛的形貌经历了一个从分散生长逐渐过渡到分形生长的过程,并且在较低温度(200K)下,随入射粒子剩余能量的增加,岛的形貌也经历了同样的变化过程.进一步研究证明,随着基底温度的升高或入射粒子剩余能量的增加,沉积粒子的扩散能力显著增强,从而使岛的形貌发生了改变.     

基于Monte Carlo方法模拟薄膜生长

本文运用Monte Carlo方法,通过计算机模拟研究了真空镀膜过程中沉积速率、自由粒子迁移率、粒子沿分形迁移等对薄膜生长过程的影响。     

超薄膜外延生长的Monte Carlo模拟

用MonteCarlo(MC)方法对超薄膜外延生长过程进行了计算机模拟.模型中引入Morse势描述粒子间的相互作用,考虑粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发三个过程.研究了粒子间相互作用范围α和允许粒子行走的最大步数对薄膜生长形貌的影响.结果表明:在不同的α值下,随粒子行走步数的增加,薄膜的生长经历了从分散、分形、混合到团聚的过程;其中α=6时,基本观察不到粒子的分散生长过程;α值越小且粒子行走步数越小的情况下,薄膜越易趋向于分散生长 关键词： 超薄膜 MonteCarlo方法 外延生长 Morse势 分形     

六方晶格基底上薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo（MC）方法,模拟研究了六方晶格基底上薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与薄膜覆盖度以及入射粒子沉积速率之间的关系. 结果表明在基底温度为300K时,岛的形貌主要表现为分形生长,随着薄膜覆盖度的增加,岛的分形枝簇变大,岛的数目不断减少. 在同样的温度下,随着入射粒子沉积速率的增大,薄膜表面的形貌逐步由少数聚集型岛核分布状态向众多各自独立的离散型岛核分布状态过渡. 进一步研究得出,薄膜覆盖度和入射粒子沉积速率对粒子扩散能力的影响最终导致岛的形貌发生了改变.     

基底显微结构对薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo方法研究了基底显微结构对薄膜生长的影响. 对不同显微结构基底上薄膜生长的初始阶段岛的形貌和尺寸与薄膜覆盖度和入射粒子沉积速率之间的关系进行了模拟和分析. 模型中考虑了粒子沉积、吸附粒子扩散和蒸发等过程. 结果表明,基底显微结构对薄膜生长具有明显影响. 当沉积温度为300K、沉积速率为0.005ML/s（Monolayer/second,简称ML/s）、覆盖度为0.05ML时,四方基底上薄膜生长呈现凝聚生长. 随着覆盖度增加,岛的尺寸变大,岛的数目减少. 而对于六方基底,当覆盖度从0.05ML变化到0.25ML时,薄膜生长经历了一个从分散生长过渡到分形生长的过程. 无论是四方还是六方基底,随着沉积速率的增加,岛的形貌由少数聚集型岛核分布状态向众多各自独立的离散型岛核分布状态过渡.     

不同晶格基底上薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo（MC）方法模拟研究了四方和六方晶格基底上薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系. 模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程. 结果表明,基底晶格结构对薄膜生长具有明显影响. 当基底温度为300K、入射粒子剩余能量为0时,四方晶格基底上薄膜的生长已经呈现明显的凝聚生长,随着基底温度或入射粒子剩余能量的增加,岛的数目变少、岛的平均尺寸变大. 对于六方晶格基底,当入射粒子剩余能量为0、温度从300K升高到350K时,岛的形貌从分散生长向分形生长转变;当基底温度为300K、入射粒子剩余射能量从0上升到0.05eV时,岛由分散生长向分形生长转变.     

不同晶格基底上薄膜生长的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo(MC)方法模拟研究了四方和六方晶格基底上薄膜生长的初始阶段岛的形貌和岛的尺寸与基底温度和入射粒子剩余能量之间的关系.模型中考虑了粒子的沉积、吸附粒子的扩散和蒸发等过程.结果表明,基底晶格结构对薄膜生长具有明显影响.当基底温度为300K、入射粒子剩余能量为0时,四方晶格基底上薄膜的生长已经呈现明显的凝聚生长,随着基底温度或入射粒子剩余能量的增加,岛的数目变少、岛的平均尺寸变大.对于六方晶格基底,当入射粒子剩余能量为0、温度从300 K升高到350 K时,岛的形貌从分散生长向分形生长转变;当基底温度为300 K、入射粒子剩余射能量从0上升到0.05 eV时,岛由分散生长向分形生长转变.     

非均一相互作用能对超薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo (MC)模拟技术研究了非均一的吸附原子与基底相互作用能在一定的生长条件下对超薄膜生长过程的影响.非均一相互作用能是由基底表面原子在垂直和水平方向上实际位置与理想晶格原子位置的偏差所造成.本文用高斯分布来表示这种非均一相互作用能.模拟结果表明:非均一相互作用能对超薄膜的生长过程及薄膜的形貌有显著的影响.这种影响同时受到生长条件的限制,在中等温度时相互作用能的非均一性对岛的个数、平均大小的影响最显著;温度的增加在一定程度上可抵御相互作用能的非均一性对薄膜生长的影响. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo 模拟 相互作用能     

外延生长Re-Ba-Cu-O(Re=Y,Er,Ho,Gd,Sm)超导薄膜的结构研究

利用平面靶直流磁控溅射装置成功地制备了外延生长 ReBa_2Cu_3O_(7-x)(Re=Y,Er,Ho,Gd,Sm)超导薄膜,其中 YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜的临界电流密度(77.3K)达到了1.4×10~6A/cm^2.利用 X 射线衍射和小角掠入射高能电子衍射技术分析了外延薄膜的晶体结构、晶格参数及外延取向.在(100)和(110)SrTiO_3衬底上外延生长的 ReBa_2Cu_3O_(7-x) 薄膜,由于衬底取向、衬底温度和氧分压的不同,显示出有四种不同外延取向的趋势.文中还讨论了影响薄膜外延生长的因素.     

磁性薄膜自旋重取向行为的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法模拟了二维简单立方结构磁性薄膜的自旋重取向行为,重点研究了各向异性和偶极相互作用对系统自旋取向的影响．通过计算,获得了系统的相图以及系统组态、磁分量、比热等随偶极相互作用和温度的变化规律．模拟结果表明,在一定的参数范围内,随着温度的升高,系统的自旋取向将由垂直向平行方向转变。     

超薄超导YBa2Cu3O7薄膜的外延生长和电阻温度关系

利用紫外脉冲激光源淀积生长氧化物薄膜的技术，我们在ＳｉＴｉＯ３衬底上成功地外延生长了超薄超导ＹＢａ０．２Ｃｕ３Ｏ７薄膜样品．样品ＹＢａ０．２Ｃｕ３Ｏ７层厚度分别为２．４ｎｍ至１０．８ｎｍ（二至九个原胞）．四端引线电阻法测量了样品的电阻温度关系和超导转变．超导零电阻温度分别为１６Ｋ至８１Ｋ．超薄超导薄膜样品显示当ＹＢａ０．２Ｃｕ３Ｏ７层厚度达到和超过四个原胞层厚（９．６ｎｍ）时，厚度变化对样品超导零电阻转变的影响并不十分明显．实验观察到ＹＢａ０．２Ｃｕ３Ｏ７层厚度对样品超导零电阻温度和超导起始转变影响不同．这说明样品中的缺陷对样品性能有着不容忽视的影响．超薄ＹＢａ０．２Ｃｕ３Ｏ７超导薄膜样品的成功制备为进一步的研究提供了有利条件．     

ZrO2薄膜微观结构和光学性能的研究

无论是在300℃或室温下,用PVD方法淀积的ZrO_2薄膜,达到一定厚度后都出现晶相非均匀性,在基底侧为四方相,空气侧为单斜相.本文给出了ZrO_2薄膜中四方相存在的原因,并用晶体生长过程中的择优生长特性讨论了薄膜柱状体结构的成因,从而解释了薄膜的折射率非均匀性.     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其机理研究

利用脉冲激光制膜法,在多种衬底和温度条件下,系统研究了La_0.5Sr_0.5CoO₃(LSCO)薄膜的结构和外延生长特性,在LaAlO₃,SrTiO₃和MgO衬底上实现了LSCO薄膜的外延生长.外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征.研究表明,外延生长的最佳温度范围为700—800℃,最佳衬底为LaAlO₃.并着重探讨了衬底材料和淀积温度等多种因素对LSCO薄膜的生长与性 关键词：     

HfO2薄膜生长应力演化研究

薄膜应力的存在是薄膜材料的本征特性,对过程中薄膜应力的测量与精确控制具有重要意义.搭建了基于双光束偏转基底曲率测量装置,再结合薄膜厚度的实时监控,实现了对薄膜应力演化过程的观测.对HfO2薄膜的生长过程做了实时研究.结果显示,在所研究条件下,HfO2薄膜的生长应力随厚度的增加,在360～660 MPa范围内变化;沉积温度越高,沉积真空度越高,张应力越大;在真空度较高的沉积条件下,薄膜应力强烈地受到基底表面的影响,随着薄膜厚度的增加,应力也趋于稳定.     

PbZr0.53Ti0.47O3/SiO2/Si复合薄膜的取向生长及铁电性研究

利用超薄的ＳｉＯ２做缓冲层,用脉冲激光沉积法在Ｓｉ（１００）上制备了具有良好铁电性的高度（１００）取向的ＰＺＴ薄膜．通过对不同条件下在ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）上生长的ＰＺＴ薄膜的研究,分析了ＳｉＯ２厚度、沉积温度、退火时间对ＰＺＴ性能的影响     

CVD法制备ZnO薄膜生长取向和表面形貌

利用具有特定温度梯度的CVD设备,以锌粉和氧气为原料,在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜。研究发现,锌粉中加入某些氯化物后可以改变ZnO薄膜的生长取向。用FESEM观察ZnO薄膜的表面形貌,发现Zn和氯化物的量比为1:1时,生长的ZnO薄膜表面晶粒呈菱形或三角形({101}面),当二者的量比为10:1时薄膜表面晶粒呈六棱台形({001}面)。XRD分析结果证实,前者只观察到(101)和(202)衍射峰,而后者出现(002)衍射峰且其强度大于(101)衍射峰。改变衬底或温度后得到的结果相同。因此,作者认为氯化物改变薄膜生长取向的现象与衬底和生长温度无关,添加的氯化物起到降低ZnO{101}面表面能的作用,随着氯化物浓度的增加,薄膜从沿[001]方向生长逐渐转向沿[101]方向生长。     

ZrO2薄膜残余应力实验研究

采用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的ZrO2薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度、沉积速率等工艺参量对ZrO2薄膜残余应力的影响。实验结果表明：随着沉积温度及沉积速率的升高,ZrO2薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大。同时用X射线衍射技术测量分析了不同沉积条件下ZrO2薄膜的微结构组织,探讨了ZrO2薄膜微结构与其应力的对应关系。