离子束增强沉积AlN薄膜的研究

利用离子束增强沉积9IBED）法成功地在Si(100）衬底上合成了大面积均匀的非晶AlN薄膜。XRD和XPS测试结果证实该薄膜为非晶且无单质Al和N2存在,随着Al蒸发速率的提高,N/Al下降,在0.05nm/s及0.10nm/s的蒸发速率下制得的薄膜N／Al分别为0.402:1和0.250:1。SRP测试结果表明,随着Al蒸发速率的提高,表面电阻下降,并助在0.05nm/s的速率下制得的薄均匀致密,表面电阻高于10^8Ω,性能良好,而当蒸发速率≥0.25nm/s时,薄膜绝缘性能迅速下降。AFM分析显示薄膜呈岛状分布,且0.05nm/s制取的样品表面呈鹅卵石密堆积,颗粒均匀,表面比0.10nm/s样品起伏平缓、光滑,薄膜的生长机制可能是三维岛状生长。     

GaAs衬底上等离子体增强原子层沉积GaN薄膜

采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术在斜切的砷化镓(GaAs)衬底上低温沉积了氮化镓(GaN)薄膜,对生长过程、表面机制以及界面特性等进行分析,得到GaN在215～270℃的温度窗口内生长速度(Growth-Per-Cycle, GPC)为0.082 nm/cycle,并从表面反应动力学和热力学方面对GPC的变化进行了分析。研究发现,生长的GaN薄膜为多晶,具有六方纤锌矿结构,且出现(103)结晶取向。在GaN/GaAs界面处观察到约1 nm厚的非晶层,这可能与生长前衬底表面活性位点的限制和前驱体的空间位阻效应有关。值得注意的是,在沉积的GaN薄膜中,所有的N皆与Ga以Ga-N键结合生成GaN,但是存在少部分Ga形成了Ga-O键和Ga-Ga键。这种成键方式,可能与GaN薄膜中存在的缺陷和杂质有关。     

原子层沉积制备ZnO薄膜研究进展

随着半导体技术的发展,ZnO作为第三代半导体材料,具有禁带宽度大、载流子漂移饱和速度高和介电常数小等优点,更适合制作蓝光和紫外光的发光器件。与传统的薄膜制备技术相比,原子层沉积技术(ALD)在膜生长方面具有生长温度低、厚度高度可控、保形性好和均匀性高等优点,逐渐成为制备ZnO薄膜的主流方法。综述了ALD制备ZnO薄膜的反应机制、生长机制和掺杂方面的研究进展,针对当前ZnO薄膜p型掺杂的难点,指出了V族元素中的大半径原子(磷和砷等)掺杂有可能成为制备高质量、可重复和稳定的p型ZnO的潜力研究点,最后总结和展望了ALD制备ZnO薄膜的应用前景和研究趋势。     

等离子体增强原子层沉积原理与应用

等离子体增强原子层沉积(PEALD)是一种低温制备高质量超薄薄膜的有效手段,近年来正受到工业界和学术界广泛的关注。简要介绍了PEALD的发展历史和生长原理。描述了PEALD常见的三种设备构造:自由基增强原子层沉积、直接等离子体沉积和远程等离子体沉积,比较了它们的优缺点。着重评述了PEALD的特点,主要具有沉积温度低、前驱体和生长材料种类广、工艺控制灵活、薄膜性能优异等优势,但也面临着薄膜三维贴合性下降和等离子体损伤等挑战。列举了PEALD的一些重要应用,如在金属薄膜制备、铜互连阻挡层、高介电常数材料、薄膜封裹等领域的应用。最后展望了PEALD的发展前景。     

柔性衬底上使用等离子增强原子层沉积制备的氮化镓薄膜物性分析

采用等离子增强原子层沉积技术（PE-ALD）在350℃温度下,在KAPTON柔性衬底上直接生长出多晶GaN薄膜。利用低角度掠入射X射线衍射仪、AFM、SEM、TEM、XPS对薄膜的晶体结构、表面形貌及薄膜成分进行了表征和分析。结果表明,薄膜呈多晶态,且具有良好的均匀性;薄膜中的N元素全部以N-Ga键形式存在;大部分Ga元素以Ga-N键形式构成GaN;少量的Ga元素分别以Ga-Ga键和Ga-O键形式构成金属镓以及Ga2O3。研究发现,虽然KAPTON具有较好的耐高温性,但GaN会反向扩散进入KAPTON衬底,形成具有一定厚度的GaN扩散层。     

原子层沉积技术生长单质钨薄膜

采用热型原子层沉积(ALD)技术在单晶硅基底上成功制备了单质钨薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、掠入射X射线衍射仪(GIXRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、四探针测试仪对样品的生长速率、晶体结构、薄膜成分以及电阻率进行了表征和分析。结果表明,热型原子层沉积技术生长单质钨薄膜的温度窗口为200～250℃,生长的薄膜呈多晶态,由较小粒径的颗粒组成,具有(210)晶面择优取向。XPS测试表明薄膜中W 4f_7/2、W 4f_5/2及W 5p_3/2的特征峰分别位于31.5～31.6、33.5～33.7及36.9～37.1 eV结合能位置处,主要含有W、C、O等元素。生长的单质钨薄膜为β相钨,电阻率为1.6×10^-4～3.0×10^-4Ω·cm。     

室温下脉冲激光沉积制备高取向度AlN薄膜

用脉冲激光沉积(PLD)方法,在p-Si(100)衬底上、室温下和不同N2氛围中制备了高度取向的AlN薄膜,并利用X射线衍射(XRD)仪、傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对样品的特征进行了研究.结果表明,在从5×10-6～5.0 Pa的N2气压范围内,制备的薄膜都呈现h＜100＞晶向,并且随着气压的升高,样品的结晶度有明显的提高.另外,随着N2浓度的增大,Al-N键的结合度增强,AlN晶粒的尺寸增大,在样品表面出现杂散晶粒,薄膜的粗糙度增大.     

原子层沉积制备氮化钛薄膜及其表征北大核心

宽禁带半导体TiN作为扩散阻挡层以及场效应管的门电极在集成电路中发挥重要作用。通过原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）技术沉积不同循环次数TiN薄膜,采用四探针测试仪、台阶仪、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜进行了表征,确定了薄膜电阻率、生长速率、表面粗糙度与工艺条件的依赖关系。实验结果表明,ALD可实现膜厚精确控制、大面积均匀性优异、电阻率较小的薄膜制造,沉积薄膜的最小粗糙度为0．101nm,电阻率为5μΩ·cm,薄膜稳定生长速率为0．025nm／cycle。     

硫化锌薄膜的原子层沉积生长及表征

为满足硫化锌(ZnS)薄膜在光学薄膜领域进一步应用的要求,基于原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)技术在130℃温度下以二乙基锌(DEZ)和硫化氢(H2S)为反应源,在砷化镓(GaAs)衬底表面沉积了ZnS薄膜。用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)分析了样品的表面形貌和膜界面特性,用X射线衍射仪(X-ray Diffraction, XRD)分析了薄膜的结构特性,并通过X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)分析了薄膜的化学成分。研究了厚度对薄膜结构和形貌的影响。结果表明,得到的ZnS薄膜为多晶结构,薄膜的厚度随循环数线性增加,速率为1.45 ?/cycle。对在75℃温度下烘烤48 h后的薄膜进行了XPS分析,得出的Zn/S比为1.07:1,表明烘烤除去了薄膜中残存的H2S。以较短生长时间得到的较薄的薄膜具有更好的表面平整度和更致密的结构。     

脉冲准分子激光沉积AlN薄膜的研究

采用ArF脉冲准分子激光沉积法并结合退火后处理工艺,在Si（111）衬底上成功地制备了AIN晶态薄膜。X射线衍射、扩展电阻与原子力显微镜等测试结果表明：薄膜具有（101）取向,平均晶粒大小为200nm;薄膜介电性能优异,扩展电阻在108Ω以上。     

脉冲激光沉积制备c轴取向AlN薄膜

ｃ轴取的ＡｌＮ具有优异的压电性和声表面波传输特性,已受到人们日益广泛的重视。文章报道了采用ＫｒＦ脉冲准分子激光沉积工艺,在Ｓｉ（１００）衬底上成功地制备了ｃ轴取向的ＡｌＮ晶态薄膜。Ｘ射拇衍射与傅里叶变换红外光谱的结果表明,在３００℃－８００℃衬底温度下,薄膜均只有（００２）－一个衍射峰,但随着温度的升高,薄膜的结晶质量变好;     

离子束增强沉积氮化铝薄膜的电绝缘性能研究

AlN薄膜作为绝缘层材料，在微电子领域的高温高功率器件中有很大应用潜力。采用离子束增强沉积(IBED)法制备了AlN薄膜，采用X光电子能谱(XPS)和电容-电压/电流-电压(C-V/I-V)等方法对AlN薄膜的微观结构和绝缘性能进行了研究，得到了影响薄膜电绝缘性能的主要参数。研究结果表明，沉积过程中向IBED系统通入一定的氮气可有效提高薄膜的N／Al，使其接近化学计量比(从0．53：1到0．81：1)及电绝缘性能(击穿电场约为1．42MV／cm)。     

热原子层沉积技术制备TiAlCN薄膜的特性

在Si和SiO2基底上,采用热原子层沉积技术,以四(二甲基氨基)钛(Ti(N (CH3)2)4)和三甲基铝(Al (CH3)3)为前驱体,制备TiAlCN薄膜.测试结果表明,随着基底温度的升高,膜层的沉积速率升高,电阻率降低,光学带隙由3.45 eV降低到2.00 eV,并在基底温度为300和350℃时出现了双吸收边;基底温度为350℃时,Al (CH3)3分解,使Al进入膜层与TiN和TiC形成TiAlN和TiAlC;膜层中TiN和TiC的形成,可以有效抑制膜层的自然氧化;基底温度为250和300℃时,薄膜为无定型结构,当基底温度为350℃时,有TiN晶体产生;膜层的表面粗糙度随着基底温度的升高先降低后升高,表面粗糙度的升高可能是因为在基底温度为350℃时前驱体材料的分解,使C-H键进入膜层所导致的.     

原子层沉积低温生长α-MoO3薄膜

以六羰基钼和氧气为前驱体,通过等离子增强原子层沉积技术（PE-ALD）在硅基片上实现了α-MoO₃薄膜的低温制备。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪等手段对薄膜的晶体结构、表面形貌及薄膜成分进行表征和分析。研究发现衬底温度和氧源脉冲时间对MoO₃薄膜的晶体结构和表面形貌变化起关键作用。当衬底温度为170℃及以上时所制备的薄膜为α-MoO₃;适当延长ALD单循环中的氧源脉冲时间有利于低温沉积沿（0k0）高度择优取向的MoO₃薄膜。根据对不同厚度MoO₃薄膜表面的原子力显微图片分析,MoO₃薄膜为岛状生长模式。     

衬底温度对反应磁控溅射制备AlN压电薄膜的影响

采用反应磁控溅射法在Si(111)衬底上沉积了AlN薄膜。XRD分析表明,在5种温度下,AlN均以(100)面取向,衬底温度的提高有利于薄膜结晶性的改善,在600℃以上时AlN中Al—N0键断裂,仅出现(100)衍射峰。AFM分析显示,在600℃时平均晶粒尺寸90nm,Z轴最高突起仅为23nm。     

Atomic and Molecular Layer Deposition of Hybrid Mo–Thiolate Thin Films with Enhanced Catalytic Activity

A synthetic route toward hybrid MoS₂‐based materials that combines the 2D bonding of MoS₂ with 3D networking of aliphatic carbon chains is devised, leading to a film with enhanced electrocatalytic activity. The hybrid inorganic–organic thin films are synthesized by combining atomic layer deposition (ALD) with molecular layer deposition (MLD) using the precursors molybdenum hexacarbonyl and 1,2‐ethanedithiol and characterized by in situ Fourier transform infrared spectroscopy, and the resultant material properties are probed by X‐ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, and grazing incidence X‐ray diffraction. The process exhibits a growth rate of 1.3 Å per cycle, with an ALD/MLD temperature window of 155–175 °C. The hybrid films are moderately stable for about a week in ambient conditions, smooth (σ_RMS ≈ 5 Å for films 60 Å thick) and uniform, with densities ranging from 2.2–2.5 g cm^?3. The material is both optically transparent and catalytically active for the hydrogen evolution reaction (HER), with an overpotential (294 mV at ?10 mA cm^?2) superior to that of planar MoS₂. The enhancement in catalytic activity is attributed to the incorporation of organic chains into MoS₂, which induces a morphological change during electrochemical testing that increases surface area and yields high activity HER catalysts without the need for deliberate nanostructuring.