溅射沉积自诱导混晶界面与Ge量子点的生长研究

在不同的沉积温度下采用离子束溅射技术,在Si基底上生长得到分布密度高、尺寸单模分布的圆顶形Ge量子点.研究发现:随沉积温度的升高Ge量子点的分布密度增大,尺寸减小,当沉积温度升高到750 ℃时,溅射沉积15个单原子层厚的Ge原子层,生长得到高度和底宽分别为14.5和52.7 nm的Ge量子点,其分布密度高达1.68×10¹⁰ cm^-2;Ge量子点的形貌、尺寸和分布密度随沉积温度的演变规律与热平衡状态下气相凝聚的量子点不同,具有稳定形状特征和尺寸分布的Ge量子点是 关键词： Ge量子点 离子束溅射沉积 表面原子行为 混晶界面     

原子轰击调制离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变

采用离子束溅射沉积的方法在Si衬底上生长Ge量子点,观察到量子点的生长随Ge原子层沉积厚度θ的增加经历了两个不同的阶段.当θ在6—10.5个单原子层(ML)范围内时,量子点的平均底宽和平均高度随θ增加同时增大,生长得到高宽比较小的圆顶形Ge量子点,伴随着量子点的生长,二维浸润层的厚度同时增大,量子点的分布密度缓慢增加;当θ在11.5一17 ML范围内时,获得高宽比较大的圆顶形Ge量子点,量子点以纵向生长为主导,二维浸润层的离解促进量子点的成核和长大,量子点的分布密度随θ的增加快速增大;量子点在θ由10.5 ML增加到11.5 ML时由一个生长阶段转变到另一个生长阶段,其分布密度同时发生6.4倍的增加.离子束溅射沉积Ge量子点的生长演变与在热平衡状态下生长的量子点不同,在量子点的不同生长阶段,其表面形貌和分布密度的变化特点是在热力学条件限制下表面原子动态演变的结果,θ的变化是引起系统自由能改变的主要因素.携带一定动能的溅射原子对生长表面的轰击促进表面原子的扩散迁移,同时压制量子点的成核,在浸润层中形成超应变状态,因而,改变体系的能量和表面原子的动力学行为,对量子点的生长起重要作用.     

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。     

磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜

采用溅射方法成功地制备了CaCu3Ti4O12薄膜,用原子力显微镜、x射线衍射(XRD)仪和LCR分析仪对样品进行形貌、物相结构和介电性质的研究.XRD表明,薄膜比块体的晶格常数小但晶格畸变较大;LCR测量结果显示,在相同温度下薄膜比块体的相对介电常数低,薄膜相对介电常数由低到高转变时对应的温度较高且激活能较大.分析表明:薄膜的相对介电常数较低是样品中晶相含量较低、缺陷较多使内部阻挡层电容大量减小、致密度不高引起的;薄膜中激活能的增大由膜和基底间晶格的不匹配造成膜中的内应力增大、微结构、缺陷和畴等因素决定;介电常数在低频时的急剧增大,意味着存在界面极化,它与界面的缺陷、悬挂键有关.     

氧化硅缓冲层对于退火形成锗量子点的作用研究

在化学氧化得到的二氧化硅薄层覆盖的硅衬底上,室温淀积锗膜并进行后期退火处理.实验表明,不同于传统退火过程形成大岛,通过一定工艺的控制可以获得高密度(~10¹¹ cm^-2)的均匀锗量子点.研究了后期退火温度对量子点的结构影响的局部反常规律并进行了原因分析.利用拉曼和荧光光谱研究了其应力和发光特性,发现在可见(500 nm)和近红外(1350 nm)的两个光致荧光峰出现. 关键词： 锗量子点 二氧化硅 退火     

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。     

纳米ZnO镶嵌SiO2薄膜的磁控溅射制备和发光性质的研究

采用射频磁控反应溅射方法在SiO衬底上制备了纳米ZnO镶嵌SiO2薄膜.在室温下利用吸收光谱和光致发光光谱研究了样品的光学性质.发现吸收光谱随纳米ZnO尺寸的减小发生了明显的蓝移,表明随着ZnO尺寸的减小,量子尺寸效应增强,导致带隙展宽,吸收峰蓝移.光致发光光谱在387和441 nm附近出现了两个发光带,分析认为紫外发光来源于自由激子的辐射复合,而蓝色发光带来自于氧空位的电子到价带的跃迁,并用时间分辨光谱和发光衰减证实了上述观点.     

磁控溅射技术沉积NSN70隔热膜的实验研究

利用磁控溅射技术,在柔性基材PET上沉积AgCu合金制备的NSN系列隔热膜,继承了单Ag隔热膜良好的光谱选择性,同时能有效的解决Ag易硫化的难题。通过选择合适的AgCu合金靶材、NSN70隔热膜的膜系设计与制备、样品的形貌检测、耐候性实验、光学性能测试等多方面研究了NSN隔热膜。实验结果为以后大规模工业化生产NSN系列隔热膜奠定基础。     

退火处理对磁控溅射制备LaCoO_3薄膜性能的影响

采用磁控溅射法在硅衬底上制备了LaCoO_3(LCO)薄膜,研究了退火温度对LCO薄膜组织结构、表面形貌及热电特性的影响,并利用X射线衍射仪、原子力显微镜(AFM)、激光导热仪等对LCO薄膜的晶体结构、表面形貌、热扩散系数等进行测量与表征.结果表明:退火温度对LCO薄膜的结晶度、晶粒尺寸和薄膜表面形貌都有较大影响;退火前后LCO薄膜的热扩散系数都随温度的升高而减小,且变化速率逐渐减缓; LCO薄膜的热扩散系数随退化温度的升高先增大后减小.LCO薄膜经过700℃退火后得到最佳的综合性能,其薄膜表面致密、平整,结晶质量最好,热扩散系数最小,热电性能最好.     

磁控溅射材料沉积速率的定标方法的研究

介绍了一种利用磁控溅射制备多层膜速率的定标方法。用高精度磁控溅射镀膜设备在同一块基片上先后镀制了两种周期的多层膜,用X射线衍射仪对其进行掠入射衍射测量,测量数据经线性拟合,可同时求得两种多层膜的周期,进而得到镀膜速率。与常用的定标方法相比,该方法不仅可以得到与常用定标方法相同的实验结果,而且提高了工作效率。     

离子束溅射Ge量子点的应变调制生长

采用离子束溅射技术制备了单层和双层Ge量子点, 通过原子力显微镜对比了不同Si隔离层厚度和不同掩埋量子点密度情况下表层量子点的尺寸和形貌差异, 系统研究了掩埋Ge量子点产生的应变对表层量子点的浸润层及形核的影响, 并用埋置应变模型对其进行解释. 实验结果表明, 覆盖Ge量子点的Si隔离层中分布着的应变场, 导致表层量子点浸润层厚度的降低, 从而增大点的体积; 应变强度随隔离层厚度的减小而增加, 造成表层量子点形状和尺寸的变化; 此外, 应变还调控了表层量子点的空间分布. 关键词： Ge量子点 埋层应变 离子束溅射     

直流脉冲磁控反应溅射技术制备掺铝氧化锌薄膜的研究

文章采用直流脉冲磁控反应溅射(DCPsputtering)技术,在不同氧氩比(GFR)条件下玻璃衬底上制备了一系列掺铝氧化锌(AZO)薄膜,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和分光光度计从宏观应力和微观晶格畸变的角度研究了GFR对薄膜结构、表面形貌和光学特性的影响.制备的多晶AZO薄膜呈现了明显的ZnO-(103)择优取向,这归结于3小时薄膜沉积过程中伴随的退火引起的薄膜晶面能转变.随着GFR的增大,AZO薄膜内宏观拉应力先增大到最大值,随后宏观压应力随着GFR的继续增大而增大.薄膜中的宏观应力明显随着GFR从拉应力向压应力转变.这与晶格微观畸变诱导的微观应力的研究结果趋势恰恰相反.随着GFR的增加,薄膜在可见光区的平均透射率先增加后减小,薄膜晶粒尺寸诱导的晶界散射是影响薄膜透射率的主导机制.     

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     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo2C/B4C,Mo/B4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo2C,B4C单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo2C/B4周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo2C/B4C多层膜压应力要远小于Mo/B4C多层膜,且成膜质量与Mo/B4C相当。因此Mo2C/B4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。C,Mo/B4C     

磁控溅射制备极紫外高反射率多层膜应力研究

为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜,研究了Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo_2C,B_4C,单层膜,周期厚度为3.5 nm,30对的Mo_2C/B_4C,Mo/B_4C周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形,计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo_2C/B_4C多层膜压应力要远小于Mo/B_4C多层膜,且成膜质量与Mo/B_4C相当。因此Mo_2C/B_4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。     

Density behaviors of Ge nanodots self-assembled by ion beam sputtering deposition

Self-assembled Ge nanodots with areal number density up to 2.33×1010 cm-2 and aspect ratio larger than 0.12 are prepared by ion beam sputtering deposition. The dot density, a function of deposition rate and Ge coverage, is observed to be limited mainly by the transformation from two-dimensional precursors to three-dimensional islands, and to be associated with the adatom behaviors of attachment and detachment from the islands. An unusual increasing temperature dependence of nanodot density is also revealed when a high ion energy is employed in sputtering deposition, and is shown to be related to the breaking down of the superstrained wetting layer. This result is attributed to the interaction between energetic atoms and the growth surface, which mediates the island nucleation.     

磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究

利用原子力显微镜分析了ZnO薄膜在具有本征氧化层的Si(100)和Si(111)基片上的表面形貌 随沉积时间的演化. 通过对薄膜生长形貌的动力学标度表征，研究了射频反应磁控溅射条件 下，ZnO薄膜的成核过程及生长动力学行为. 研究发现，ZnO在基片表面的成核过程可分为初 期成核阶段、低速率成核阶段和二次成核阶段. 对于Si(100)基片，三个成核阶段的生长指 数分别为β₁=1.04，β₂=0.25±0.01，β₃=0.74；对 于Si(11 关键词： ZnO薄膜 磁控溅射 生长动力学 成核机制     

磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒及性能表征

采用磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒,用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对其表征,研究了金团簇纳米颗粒的形貌、颗粒度、结构、光吸收性质及物质成份。研究结果表明：制备的金团簇纳米颗粒呈球形,平均粒径在10 nm左右,粒径分布均匀,无团聚、氧化现象,颗粒的结构为面心立方。在519 nm处出现团簇颗粒的表面等离子共振吸收峰,测试得到Au(4f7/2)和Au(4f5/2)电子的结合能分别为83.3 eV和86.9 eV,并且没有出现金的氧化产物。     

溅射功率对直流磁控溅射Ti膜结构的影响

采用直流磁控溅射方法制备了纯Ti膜,研究了不同功率下Ti膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其应力进行了研究。研究表明：薄膜的沉积速率随溅射功率的增加而增加,当溅射功率为20 W时,原子力显微镜(AFM)图像显示Ti膜光洁、致密,均方根粗糙度最小可达0.9 nm。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的晶体结构为六方晶型,Ti膜应力先随溅射功率增大而增大,在60 W时达到最大值（为945.1 MPa）,之后随溅射功率的增大有所减小。