金刚石薄膜低压气相生长条件的理论预测

基于非平衡热力学耦合模型计算得到三元体系中生长金刚石的等温、等压及竖直截面相图.这些相图中的金刚石生长区的形状和大小随温度、压力及氧含量等条件的改变而变化.高温时,金刚石生长区变小直至消失;中等温度时生长区最大;低温时又变小.压力的升高促使金刚石生长区变大.氧的加入总是引起需要更多的碳并使金刚石生长区向温度降低的方向移动.     

4H-SiC衬底表面SiC薄膜的同质外延生长

以4H-SiC为衬底,在不同衬底温度下进行SiC薄膜的同质外延生长。利用反射式高能电子衍射(RHEED)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)等测试手段,对生长样品的结构和结晶质量进行了表征。根据测试结果发现,在衬底温度为1200℃时能够得到质量较高的薄膜,在另外两个温度(1100℃和1300℃)条件下得到的薄膜质量是较差的。     

RF预处理对ZnO/Si生长的影响

氧化锌是一种Ⅱ-Ⅵ族直接带隙的宽禁带半导体材料,其室温下的禁带宽度3.36eV,由于其具有紫外发光的特性,近来受到研究者的广泛关注.由于ZnO在高效率光散发设备和其它光学方面有应用前景,所以要进行高质量的ZnO薄膜制备的研究.由于晶格失配,ZnO/Si的异质结质量不高,现在主要应用过渡层或表面处理的方法进行改善.本文用MOCVD设备生长ZnO/Si薄膜,所用载气为N2,反应源为CO2和DEZ,衬底为Si(111)单晶外延片.除了对衬底进行常规的化学清洗以外,在生长前进行Ar RF的预处理,是氩离子对硅表面进行一定的破坏,处理能量从0～110W进行了梯度变化,再以同样的生长条件进行原位生长.对于样品我们分别作了XRD、PL、AFM测量,发现Ar RF预处理对薄膜结晶有很大影响,未作处理的样品一般呈多晶态,而处理后的样品在一定能量范围内晶格取向有显著提高,但随预处理能量达到一定限值后取向性被破坏,XRD测试图如1、2、3.预处理对于发光也有很大的影响,在一定能量范围内发光强度只随处理能量加大缓慢衰减,但在高能量状态下,发光明显减弱,峰位也随之变化.可见氩离子轰击硅表面形成了缺陷,这些缺陷在生长中顺延在ZnO部分,并且这些缺陷是发光淬灭中心,随能量的增加而增加.PL测试图如4.通过AFM分析样品的粗糙度,发现预处理对表面粗糙度有减低的作用,随着处理能量的增加,表面粗糙度下降.     

硅基片上C60薄膜的生长特性和结构特性研究

本文采用物理气相沉积(PVD)法在不同预处理的Si(100)衬底上沉积了C60膜,并利用AFM和XRD研究了其生长特征和结构特性.结果表明,C60膜的生长特性不仅与C60分子的移动性和衬底的表面性质等多种因素有关,而且还受衬底表面先前淀积的C60膜的有序性影响;H-Si(100)面上生长的C60膜与普通抛光Si(100)面上的相比更具有*2111*3取向.     

CVD金刚石薄膜表面的缺陷研究

用SEM方法观察分析了CVD金刚石薄膜表面的缺陷形貌和结构,直观的两种缺陷为孪晶和孔洞.孪晶反映了晶粒的不完整性,它的产生取决于气相中活性分子的浓度与生长表面活性位数目的比值,孪晶比率随碳源浓度升高和衬底温度的降低而增大;孔洞反映了膜的不致密性,其产生与膜生长速率和衬底表面初始成核密度切相关,孔洞密度随碳源浓度升高和衬底温度的升高而增大.     

沉积温度对硬质合金表面沉积的SiC薄膜的影响

采用强电流直流伸展电弧等离子体CVD技术,以Ar、H2和四甲基硅烷(TMS)为先驱气体,在YG6硬质合金衬底表面制备了SiC薄膜。实验结果表明:随着沉积温度的升高,薄膜的致密性和平整度提高;但当沉积温度过高时,SiC薄膜的表面开始具有含非晶碳球和呈花瓣状的疏松结构。在合适的沉积温度下,SiC薄膜的致密性和平整度较好,且其具有较好的附着力和一定的强度,而这样的SiC薄膜可以阻止在金刚石涂层沉积过程中硬质合金中含有的Co对金刚石相沉积过程的有害作用。     

微晶硅薄膜表面粗糙度的演化过程分析

采用射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备了沉积时间系列的微晶硅薄膜.采用椭圆偏振光谱仪(SE)和原子力显微镜(AFM)表征薄膜表面粗糙度,分析了表面粗糙度随沉积时间的演化行为.讨论了这两种测量手段在分析薄膜表面粗糙度时的差异.结果表明,采用SE拟合得到的表面粗糙度数值要大于采用AFM直接测量得到的结果.产生差异的原因,一是由于两种测量手段的测量机制不同;二是由于薄膜的结构不均匀导致薄膜表面形貌差异.另外,还发现这两种测量手段得到的表面粗糙度数值之间存在线性关系.     

脉冲激光沉积法在SiO2/Si衬底上生长c轴取向LiTaO3薄膜

本文利用脉冲激光沉积法,系统研究了衬底温度和氧压对硅基LiTaO3薄膜质量及c轴取向性的影响,结果表明衬底温度和氧压对LiTaO3薄膜的c轴取向性及结晶质量有很大的影响,在650℃、30Pa时可以生长出高c轴取向LiTaO3薄膜。采用扫描电镜和原子力显微镜对最佳条件下制得薄膜的表面形貌进行了分析,发现薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀致密,薄膜表面粗糙度约为3.6nm。     

6H-SiC衬底上多晶Si薄膜热壁CVD间隔生长与结构表征

在热壁LPCVD系统中利用间隔生长法在6H-SiC衬底上淀积Si薄膜,采用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜和拉曼光谱对Si薄膜的表面形貌和结构进行表征.结果表明:相比于连续生长法,用间隔法制备Si薄膜的速率有所降低,但表面粗糙度有所减小,同时晶粒尺寸也增大.XRD测试结果表明:间隔法可以控制薄膜生长的择优取向.Raman光谱测试结果表明:采用间隔法且断源时间控制在30 s时,生长温度900℃,H2∶ SiH4 =400∶20 sccm时生长Si薄膜的Raman半峰宽最小.     

SiCN薄膜在Si衬底上的沉积

本文采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统,在单晶Si衬底上制备出了SiCN薄膜.所采用的源气体为高纯CH4和N2,而Si源来自于Si衬底、SiH4和Si棒.用场发射扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对样品进行了表征与分析.结果表明,外加Si源、高的衬底温度、高流量N2有助于提高样品的成膜质量.所得到SiCN样品是新型的六方结构三元化合物.     

高分子辅助化学溶液沉积法制备La0.7Sr0.3MnO3/Si薄膜及电磁输运研究

利用高分子辅助化学溶液沉积法在Si(100)衬底上外延生长La0.7Sr0.3MnO3薄膜.并利用X射线衍射仪结果、扫描电子显微镜结果和电阻率-温度曲线(ρ-T曲线)结果、磁电阻(MR)曲线结果对其晶体结构、表面形貌和电磁输运机制进行了研究.结果显示实验制备的La0.7Sr0.3MnO3薄膜为赝立方钙钛矿多晶结构,薄膜表面均匀平滑,结晶性好,晶粒尺寸约为50~70 nm.随着温度降低,薄膜电输运机制从绝缘体行为向转变金属导电行为.金属绝缘转变转变点温度(TMI)随磁场的增加而升高,在0 T和1 T分别为TMI=238K、246 K.电输运测试结果说明,低温(TTMI)时薄膜按照绝热近似的小极化子输运.     

热丝法低温制备多晶硅薄膜微结构的研究

采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在普通玻璃衬底上低温沉积多晶硅薄膜。利用XRD、拉曼光谱和原子力显微镜(AFM)研究了灯丝与衬底间距(5~10mm),灯丝温度(1800~1400℃)和衬底温度(320~205℃)对薄膜晶体取向、晶化率、晶粒尺寸以及形貌的影响规律。结果表明,随着热丝与衬底间距增加,多晶硅薄膜的晶化率和晶粒尺寸明显减小;随热丝温度的降低,薄膜的晶化率都出现了大致相同的规律:先不断增大后突然大幅减小。     

S吸附对SiC表面不同重构结构的影响

SiC表面重构的发生会引起表面态密度增加,极大地影响SiC功率器件的性能.本文对4H/6H-SiC(0001)-Si端的(3×3)R30°和(3×3)重构结构及3C-SiC(0001)-Si端的(3×2)和(2×1)重构结构分别进行了S原子的吸附研究.结果表明:吸附S原子可以打开表面重构键,不同重构结构均有向体结构恢复的趋势.(3×3)R30°和(3×3)重构的最佳吸附率分别是1/2ML和1/3ML,S吸附对(3×3)R30°重构的作用更大.(3×2)重构表面在1/6ML下的H3位吸附、(2×1)重构表面在1/2ML下的B位吸附时吸附能最低.S钝化后,3C-SiC比4H/6H-SiC体系表面吸附能小,更稳定,重构结构恢复更理想.     

气相输运沉积制备化合物薄膜材料的研究进展

相比用于制备晶体材料的化学气相输运(Chemical Vapor Transport,CVT)方法,近空间气相输运沉积(Close-spaced Vapor Transport Deposition,CSVT)及气相输运沉积(Vapor Transport Deposition,VTD)方法不为人们所熟知.近几年来,气相输运沉积逐渐应用于锑基薄膜(Sb2 Se3、Sb2 S3及Sb2(Se,S)3)、锡基薄膜(SnS、SnS2)及铋基薄膜(Bi2 Se3、Bi2 Te3)等材料的制备,有可能成为一种重要的材料制备方法.本文综述了气相输运沉积用于化合物薄膜制备的研究进展,对其特点进行分析,并对其发展趋势进行了展望.     

基于Si衬底的CdSe薄膜蒸镀工艺研究

采用真空蒸发技术在Si(100)基底上制备了CdSe纳米晶薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、膜厚测试仪、原子力显微镜(AFM)方法对不同蒸发电流下制备的薄膜的结晶情况、表面形貌进行分析表征.结果表明:蒸发电流对CdSe薄膜的结晶性能和表面形貌有显著影响.当蒸发电流为75 A时,CdSe薄膜沿(002)方向的衍射峰相对较强,沿c轴取向择优生长优势明显,薄膜厚度约为160 nm,晶粒尺寸约为40 nm,颗粒均匀;薄膜表面平整光滑,表面粗糙表面粗糙度(5.63 nm)相对较低,薄膜结晶质量较好.     

B掺杂对平面结构MOCVD-ZnO薄膜性能的影响

本文研究了B2H6掺杂流量(B掺杂)对平面结构MOCVD-ZnO薄膜的微观结构和光电性能影响.XRD、SEM和AFM测试的研究结果表明,玻璃衬底上制备的ZnO薄膜具有(002)峰择优取向的平面结构,B掺杂使薄膜的球状晶粒尺寸变小,10 sccm流量时晶粒尺寸为～15 nm.ZnO:B薄膜的最小电阻率为5.7×10-3Ω·cm.生长的ZnO薄膜(厚度d=1150 nm)在400～900 nm范围的透过率为82;～97;,且随着B2H6掺杂流量增大,光学吸收边呈现蓝移(即光学带隙Eg展宽)现象.     

微波等离子体化学气相沉积制备碳氮晶体薄膜

利用微波等离子体化学气相沉积系统 ,以甲烷、氮气和氢气作为气源 ,在Si( 1 0 0 )衬底上成功地制备出了碳氮晶体薄膜 ,并对两种衬底温度下的薄膜性质进行了比较。用高分辨率场发射扫描电子显微镜观察薄膜 ,可以看出晶型完整 ,结构致密 ,结晶质量较好。X射线能谱证明了碳氮是以C─N和CN共价键的形式存在 ,氮碳元素的原子比均为 1 .3。X射线衍射确定出在衬底温度为 90 0± 1 0℃时薄膜样品的主要晶相成份是α C3N4,β C3N4,赝立方C3N4,立方C3N4和一个未知相 (面间距d =0 .4 0 0 2nm) ,而在 95 0± 1 0℃时薄膜样品的主要晶相成份是α C3N4,β C3N4,赝立方C3N4,类石墨C3N4和一个未知相 (面间距d =0 .3 984nm)。喇曼光谱分析也证实了薄膜中主要存在α C3N4,β C3N4相     

AlN/Si(100)上CVD SiC薄膜的光致发光谱

本工作用化学气相淀积方法在AlN/Si(100)复合衬底上生长SiC薄膜.外延生长过程中,采用C4H4和SiH4作为反应气源,H2作为载气.样品的X-射线衍射谱和拉曼散射谱显示,所得到的外延层为六角对称的SiC薄膜.俄歇电子能谱及X-射线光电子能谱的测量结果表明,在外延膜中存在来自衬底的Al和N元素.样品的光致发光测量显示,所有的样品均可在室温下观察到位于3.03eV和3.17eV处的发光峰,这分别相应于4H-SiC能带中电子从导带到Al受主能级之间的辐射跃迁和电子从N施主能级到价带之间的辐射跃迁,从而表明所得的外延薄膜的多形体为4H-SiC.     

热丝化学气相沉积微晶硅薄膜结构及性质研究

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术,以钨丝作为热丝,在不同热丝温度和氢稀释度下,分别在玻璃和单晶硅片衬底上沉积微晶硅(μc-Si∶H)薄膜材料.对所制备的微晶硅薄膜材料使用XRD、傅里叶变换红外吸收光谱、透射谱等进行结构与性能的表征分析.结果表明,随着热丝温度升高,氢稀释度变大,薄膜呈现明显的(220)择优生长取向,晶粒尺寸逐渐增大,光学吸收边出现红移,光学带隙逐渐变小.通过优化沉积参数,在热丝温度为1577℃、氢稀释浓度为95.2;、衬底温度为350℃,沉积速率为0.6 nm/s和沉积气压8 Pa条件下,制备的微晶硅薄膜呈现出了(220)方向的高度择优生长取向,平均晶粒尺寸为146 nm,光学带隙约为1.5 eV,光电导率σ.为3.2×10-6Ω-1·cm-1,暗电导率σrd为8.6×10-7 Ω-1·cm-1,表明制备的材料是优质微晶硅薄膜材料.