磁控反应溅射SiNx薄膜的研究

用磁控反应溅射(RF)的方法制备了SiN_x薄膜. 分析了以硅为靶材, 用N₂/Ar做溅射气体条件下不同的气流比率、总气压以及沉积速率对薄膜光学常数和表面结构形态的影响, 得出较低总气压下气流比率对薄膜光学常数的影响是最关键的, 而总气压较大的时候, 水汽影响增大, 气流比率的影响反而不明显. 最后提出了合适的工艺条件来制备符合要求的SiN_x薄膜.     

微波电子回旋共振—化学气相沉只SiNx薄膜的光学性能研究

研究了微波电子回旋共振－化学气相沉积ＳｉＮｘ薄膜的光学性能，这种ＳｉＮｘ薄膜具有透光谱宽，透光率高的特点，总结了透光谱，折射率，光隙能随微波功率，基片温度的变化关系。     

Si／SiNx超晶格材料的非线性光学特性

采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了Si/SiNx超晶格材料。利用吸收光谱和X射线衍射对材料进行表征。通过皮秒脉冲激光单光束Z-扫描技术研究了该材料在非共振吸收区的三阶非线性光学特性,实验结果表明,样品的非线性折射率为负值,非线性吸收属于双光子吸收。由实验数据得到材料的三阶非线性极化率实部和虚部分别为1.27×10-7,1.51×10-8esu,该值比体硅材料的三阶非线性极化率值大5个数量级。对材料光学非线性产生的机理进行了探讨,认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应的增强。     

SiNx薄膜热物性参数实验测量与分析研究

采用一种新的实验测量方案,将金属加热单元与温度探测单元合二为一,间接获得了在半导体和微电子学MEMS领域内有重要用途的SiNx薄膜的导热系数、发射率、比热容和热扩散系数,并对实验结果进行了不确定度分析,为微电子电路设计和掩模成型工艺等提供了可靠的热物性数据. 实验结果表明,薄膜的导热系数、发射率、热扩散系数远比相应体材质低,而且还与温度、厚度有关,尺寸效应显著,而比热容则与体材质相差不大.     

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.     

微波ECR磁控溅射制备SiNx薄膜的XPS结构研究

利用微波电子回旋共振等离子体增强非平衡磁控溅射法在不同N2流量下制备无氢SiNx薄膜.通过X光电子能谱、纳米硬度仪等表征技术,研究了不同N2流量下制备的SiNx薄膜的化学键结构、化学键含量、元素配比及各元素沿深度分布.研究结果表明,N2流量是影响SiNx薄膜化学键结构、元素配比、元素延深度分布等性质的主要因素.在N2流量为1 sccm的条件下制备的SiNx薄膜呈富Si态;在N2流量为2 sccm的条件下制备的SiNx薄膜中Si-N键含量最高,可达到94.8%,化学吸附主要发生在薄膜表面,同时薄膜具有较好的机械性能,硬度值可达到22.9 GPa;在N2流量为20 sccm条件下制备的SiNx薄膜,薄膜表面含有46.8%的N-Si-O键及18.6%的Si-O键结构,薄膜内部含有36.8%的N-Si-O键及12.5%的Si-O键结构,表明薄膜结构疏松,在空气中易被氧化,化学吸附在薄膜表面及内部同时发生,因此薄膜具有较差的机械性能,硬度值仅为12 GPa.     

基片温度对SiNx薄膜结晶状态及机械性能的影响

利用微波电子回旋共振增强磁控反应溅射法在不同基片温度下制备无氢SiNx薄膜.通过傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、台阶仪、纳米硬度仪等表征技术,研究了基片温度对SiNx薄膜结晶状态、晶粒尺寸、晶体取向等结晶性能以及薄膜的生长速率、硬度等机械性能的影响,并探讨了薄膜结晶性能与机械性能之间的关系.研究结果表明,在基片温度低于300℃时制备的SiNx薄膜以非晶状态存在,硬度值仅为18 GPa左右;基片温度在320-620℃范围内,SiNx薄膜中出现纳米晶粒,且晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加,在沉积温度为620℃时达到最大,为20±1.5 nm;当沉积温度为700℃时,SiN<,x>薄膜的晶粒尺寸突然减小,但由于此时晶粒密度为最大,因此薄膜硬度达到最大值(36.7 GPa).     

Si／SiNx／SiO2多层膜的光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了具有强光致可见发光的纳米Si/SiNx/SiO2多层膜,利用傅立叶红外吸收(FTIR)谱,光致发光(PL)谱对其进行了研究。用260nm光激发得到的PL谱中观察到高强度的392nm(3.2eV)和670nm(1.9eV)光致发光峰,分析认为它们分别来自于缺陷态≡Si-到价带顶和从导带底到缺陷态≡Si-的辐射跃迁而产生的光致激发辐射复合发光。PL谱中只有370nm(3.4eV)处发光峰的峰位会受退火温度的影响,结合FTIR谱认为370nm发光与低价氧化物—SiOx(x<2.0)结合体有密不可分的关系。当SiO2层的厚度增大时,发光强度有所增强,800℃退火后出现最强发光,认为具有较大SiO2层厚度的Si/SiNx/SiO2结构多层膜更有利于退火后形成Si—N网络,能够得到更高效的光致发光。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了可能的发光机制,并建立了发光的能隙态(EGS)模型。     

基于Si-rich SiNx/N-rich SiNy多层膜结构电致发光特性研究

利用等离子体增强化学气相沉积法制备了富硅氮化硅/富氮氮化硅多层膜,并以此氮化硅基多层膜作为有源层构建电致发光器件,在室温下观察到了较强的电致可见发光.在此基础上,研究多层膜结构中作为势垒层的富氮氮化硅层对器件电致发光性质的影响,实验结果表明通过改变势垒层的Si/N组分,调制其势垒高度,器件的电致发光效率可得到显著地提高.     

沉积参数对SiNx薄膜结构及阻透性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射法在室温下制备无氢SiNx,薄膜.通过傅里叶变换红外光谱、台阶仪、紫外一可见分光光度计、接触角测量仪、透湿测试仪等表征技术,分析了N2流量、Si靶溅射功率等实验参数对SiNx薄膜成分、结构、及阻透性能、透光性能、接触角等性能的影响.研究结果表明,Si靶溅射功率固定时,在低N2流量条件下,或N2流量固定时,在高Si靶溅射功率条件下,制备的SiN,薄膜中Si-N键含量高,结构致密,薄膜对H2O的阻透性能优良,随着N2流量的增加或者Si靶溅射功率的降低,SiNx,薄膜成分、结构发生变化,红外光谱发生偏移,其对H2O的阻透性能下降.在N2流量为6 sccm,Si靶溅射功率为300 W时制备的SiN,薄膜在可见光波段透过率超过97.5%,对H2O的接触角为30,同时其对H2O的渗透系数最低,为0.764,综合性能满足柔性有机电致发光器件封装用阻透膜的要求,因此SiNx薄膜有望成为新一代柔性有机电致发光器件封装用阻透材料.     

SiNx插入层的生长位置对GaN外延薄膜性质的影响

系统研究了纳米量级的多孔 SiNx插入层生长位置对高质量GaN外延薄膜性质的影响.高分辨X射线衍射测量结果表明:SiNx插入层生长在CaN粗糙层上能够得到最好的晶体质量.利用测量结果分别计算出了螺位错和刃位错的密度.此外,GaN薄膜的光学、电学性质分别用Raman散射能谱、低温光致发光能谱和霍尔测量的方法进行了表征.实...     

基于复合绝缘层SiNx/PMMA的有机金属-绝缘层-半导体器件

为改善有机半导体器件的界面性能,在氮化硅层上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成复合绝缘层。首先,利用原子力显微镜研究了不同浓度的PMMA复合绝缘层的表面形貌及粗糙度。接着,蒸镀六联苯(p-6P)、酞菁铜和金电极,构成有机的金属-绝缘层-半导体(MIS)器件。最后,研究了MIS器件的回滞效应及电性能。实验结果表明,复合绝缘层的粗糙度为单绝缘层的1/5,大约1.4 nm。复合绝缘层上的p-6P薄膜随着PMMA浓度增加形成更大更有序的畴,但单绝缘层上薄膜呈无序颗粒状。复合绝缘层的有机MIS器件几乎没有回滞现象,但单绝缘层的器件最大回滞电压约为12.8 V,界面陷阱电荷密度约为1.16×10~(12) cm~(-2)。复合绝缘层有机薄膜晶体管的迁移率为1.22×10~(-2) cm~2/(V·s),比单绝缘层提高了60%,饱和电流提高了345%。基于复合绝缘层的MIS器件具有更好的界面性能和电性能,可应用到有机显示领域。     

使用SiNx原位淀积方法生长的GaN外延膜中的应力研究

采用低压MOCVD系统,在生长过程中使用SiNx原位淀积的方法产生纳米掩模,并在纳米掩模上进行选区生长和侧向外延制备了GaN外延薄膜.使用拉曼光谱和光荧光的手段对GaN外延膜中的残余应力进行了研究.研究发现,用SiNx原位淀积出纳米掩模后,GaN生长将由二维向三维转变,直到完全合并为止.利用拉曼光谱和光荧光谱分别研究了薄膜中的残余应力,两者符合得很好;这种方法生长出的GaN薄膜的应力分布较传统的侧向外延更加均匀;并且从中发现随着生长过程中SiNx原位淀积时间的增加,生长在其上的GaN外延膜中的残余应力减小.这是因为,随着SiNx原位淀积时间的增加,SiNx纳米掩模的覆盖度也增大.因此侧向外延区的比例增大,残余应力随之减小.     

nc-Si/SiNx超晶格薄膜实现Nd:YAG激光器调Q和锁模

采用射频磁控反应溅射法制备a-Si/SiNx超晶格薄膜材料,热退火后形成纳米Si晶粒。把nc-Si/SiNx薄膜作为饱和吸收体插入Nd:YAG激光器腔内,在腔长较短时,实现1.06μm激光的被动调Q运转,获得最小脉宽23ns的调Q单脉冲输出,当腔长增加到124cm时,获得平均脉宽35ps的锁模脉冲序列。根据实验现象结合薄膜结构,分析了材料调Q与锁模的产生机制,并研究了不同工作条件下的调Q输出性能。     

Y—Ba—Cu—Sn—O高温超导体

用Sn分别部分替代Y-Ba-Cu-O系超导体中的Y或Cu,制备了Y-Ba-Cu-Sn-O系超导体,实验结果表明,在相当大的替代范围(30%的 Y,40%的 Cu)内,超导体仍保持正交结构,其零电阻转变温度基本上稳定在90K左右.     

1—(4—吡啶甲酰)—4—芳基氨基硫脲类和3—(4—吡啶基)—4—芳基—1,2,4—三唑啉—5—硫酮类化合物~(13)C—NMR谱研究

本文测定了新合成的,具有生理活性的1-(4-吡啶甲酰)-4 -苯基氨基硫脲,1-(4-吡啶甲酰)-4-对氯苯基氨基硫脲,1-(4 -吡啶甲酰)-4-对溴苯基氨基硫脲3-(4-吡啶基)-4-苯基-1,2,4,-三唑啉-5-硫酮,3-(4-吡啶基)-4-对氯苯基-1,2,4,-三唑啉-5-硫酮,3-(4-吡啶基)-4-对溴苯基-1,2,4-三唑啉-5-硫酮六个新化合物的~(13)C-NMR谱,并通过~(13)C-NMR谱中的宽带去偶,偏共振及APT技术,模型化合物对照,讯号强度对比及芳基取代基常数计算等方法,进行了上述化合物~(13)C-NMR谱峰的归属,并得到了甲酰肼基在吡啶环4位取代后对吡啶环各碳所产生的取代基效应.     

1—(3—吡啶甲酰)—4—芳基氨基硫脲类和3—(3—吡啶基)—4—芳基—1,2,4—三唑啉—5—硫酮类化合物~(13)C—NMR谱研究

本文测定了1-(3—吡啶甲酰)—4—苯基氨基硫脲、3—(3—吡啶基)—4—苯基—1,2,4—三唑啉—5—硫酮等8个新化合物的~(13)C NMR谱,运用质子宽带去偶、偏共振去偶,结合信号强度对比、苯基取代基效应的计算,同时与模型化合物对照,一一归属了其谱峰。本文对这两类化合物之间的~(13)C NMR谱差异进行了探讨,并得到了在吡啶环3位取代的甲酰肼基对吡啶环各碳取代基效应的数据。