硅油基底表面铁薄膜的生长机理及表面有序结构

利用直流溅射方法在液体基底(硅油)表面成功制备出金属铁薄膜系统，研究了其生长机理及特征的表面有序结构.实验发现铁薄膜的生长过程与液相基底表面非磁性金属薄膜的情况类似，基本服从二阶段生长模型.连续铁薄膜中可观测到尺寸巨大的圆盘形有序结构，其生长演化与溅射功率、沉积时间和真空环境中的生长时间等实验条件密切相关.实验证明，此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铁原子及原子团簇在液体表面自由扩散迁移，并最终在硅油基底表面某些区域成核凝聚所致.在较大溅射功率和沉积时间条件下，圆盘外部区域的铁薄膜中形成周期分布的波纹褶皱，其波长约为10 μm，波峰基本与圆盘的边界平行.进一步研究表明：在沉积过程中，由于沉积铁原子的局域能量作用，导致硅油的表面层结构发生改变而形成一聚合物层；在随后的冷却过程中，聚合物层的强烈收缩使铁薄膜处于很大的压应力场中，促使薄膜起皱形成波纹结构. 关键词： 液体基底 铁薄膜 生长机理 有序结构     

沉积工艺对二氧化锆薄膜生长特性影响的研究

利用反应离子束溅射、反应磁控溅射和电子束蒸发在K9基底上沉积ZrO2薄膜，并用原子力显微镜对薄膜表面形貌进行测量。通过数值相关运算，对不同工艺条件下薄膜生长界面进行定量描述，得到了薄膜表面的粗糙度指数、横向相关长度、标准偏差粗糙度等参量。由于沉积条件的不同，薄膜生长具有不同的动力学过程。在反应离子束溅射和反应磁控溅射沉积薄膜过程中，薄膜生长动力学行为均可用Kuramoto-Sivashinsky方程来描述，电子束蒸发制备薄膜的过程可以用Mullins扩散模型来描述，并发现在沉积薄膜过程中基底温度和沉积过程的稳定性对薄膜表面特征影响很大。     

准自由支撑铝薄膜中有序表面结构的自组织生长

利用真空热蒸发方法在液体基底表面成功制备出具有自由支撑边界条件的金属铝薄膜系统，研究了薄膜中自发形成的自边界向内部区域逐渐生长而呈带状分布的有序表面结构.该有序结构的形成与薄膜厚度、沉积速率和真空环境中的生长时间等实验参数密切相关，其形成过程可用一个三阶段生长模型来描述.实验证明此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铝原子及原子团簇在液体表面自由扩散凝聚所致.进一步的理论研究表明：基于特征的边界条件和固液相互作用，该自由支撑铝薄膜系统中包含了丰富的正弦形内应力分布，各种具有不同振幅和频率的正弦形内应力的合成可形成矩形状畴块和带状有序结构. 关键词： 液体基底 铝薄膜 自组织生长 有序结构     

高择优取向Mo薄膜的直流磁控溅射制备及其电学性能

使用直流磁控溅射法在玻璃基底上沉积Mo薄膜,采用X射线衍射仪、原子力显微镜和四探针测试系统研究了溅射工艺对Mo薄膜的结构、形貌和电学性能的影响.结果表明:当基片温度为150 ℃时,薄膜获得(211)晶面择优取向生长,而在低于250 ℃的其它温度条件下,样品则表现为(110)晶面择优取向生长.进一步的表面形貌分析显示:薄膜的粗糙度随基片温度变化不明显,其值大约为0.35 nm,随溅射功率密度的增大而变大|电学性能方面:随着溅射功率密度的升高,薄膜导电性能迅速增强,电阻率呈现近似指数函数衰减|随着基底温度的升高,薄膜的电阻率先减小后增大,当基底温度为150 ℃时,薄膜电阻率降低至最小值2.02×10-5 Ω·cm.     

非均匀基底上三维薄膜生长的模拟研究

考虑原子在基底表面的扩散、沿岛周界的扩散和不同层间的扩散以及非均匀基底上表面吸附能分布的各向异性，建立起非均匀基底表面上原子扩散和三维薄膜生长的动力学蒙特卡罗模型.模拟得到在不同生长条件下出现的层状生长、岛状生长和混合生长三种生长模式和相应的多层薄膜生长形貌图.通过统计三维薄膜中原子在各层的分布，计算薄膜的表面粗糙度，得到薄膜生长模式与生长条件之间的关系. 关键词： 薄膜生长 非均匀基底 动力学蒙特卡罗模拟     

用离子束溅射方法制备的钛薄膜表面形貌分析

用离子束溅工艺在K9玻璃基片上沉积Ti薄膜，并用原子力显微镜对其表面形貌进行测量，通过数值相关运算，发现在此工艺条件下薄膜生长界面为各向同性的自仿射分形表面，并用粗糙指数、横向相关长度和标准偏差粗糙度对薄膜样品表面进行定量描述。利用自仿射分形表面的相关函数对数值运算的结果进行拟合，得出Ti薄膜生长界面的粗糙度指数α＝0．72，相应的分形维数Df＝2．28，并由此得到在离子束溅射工艺下Ti薄膜屑于守恒生长的结论，其生长动力学过程可用Kuramoto—Sivashinsky方程来描述。     

不同衬底上制备YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的微结构研究

采用大直径中空柱状阴极直流磁控制溅射装置，在LaAlO3和Zr(Y)O2衬底上制备YBCO超导薄膜。用透射电镜（TEM）、扫描隧道显微镜（SIM）和原子力显微镜（AFM）对薄膜和衬底间的界面，薄膜的螺旋生长结构，YBCO薄膜及其相应衬底的表面形貌进行了观察和测量。分析了基片表面形貌及表层内缺陷对界面附近薄膜组织结构的影响。研究了不同衬底沉积的超导薄膜具有不同表面形貌的原因。从生长机理角度对表面形貌、缺陷和位错的形成机制进行讨论。     

动力学晶格蒙特卡洛方法模拟Cu薄膜生长

利用动力学晶格蒙特卡洛方法模拟了Cu薄膜在Cu(100)面上的三维生长过程。模型中考虑了四个动力学过程:原子沉积、增原子迁移、双原子迁移和台阶边缘原子迁移,各动力学过程发生的概率由多体势函数确定。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖率对Cu原子迁移、成核和表面岛生长等微观生长机制的影响;获得了Cu薄膜的表面形貌图并计算了表面粗糙度。模拟结果表明,随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,形状更加规则。低温时,Cu薄膜表现为分形的离散生长,高温时,Cu原子迁移能力增强形成密集的岛。Cu薄膜表面粗糙度随着基底温度的升高而迅速减小;当基底温度低于某一临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的增大而增大;当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的变化很小,基本趋于稳定。     

高择优取向Mo薄膜的直流磁控溅射制备及其电学性能

使用直流磁控溅射法在玻璃基底上沉积Mo薄膜,采用X射线衍射仪、原子力显微镜和四探针测试系统研究了溅射工艺对Mo薄膜的结构、形貌和电学性能的影响.结果表明:当基片温度为150℃时,薄膜获得(211)晶面择优取向生长,而在低于250℃的其它温度条件下,样品则表现为(110)晶面择优取向生长.进一步的表面形貌分析显示:薄膜的...     

液相基底温度对沉积银原子及其团簇凝聚过程的影响

研究了沉积银原子及其团簇在液相基底(硅油)表面的凝聚过程随基底温度的变化关系.实验结果表明:当硅油基底温度升高时,沉积银原子及其团簇的凝聚过程仍基本符合二阶段生长模型; 样品具有明显的边缘效应,在样品中心区域,凝聚体的覆盖率比边缘的相应值小,样品中心区域的凝聚体覆盖率先随薄膜名义厚度的增加迅速增大,然后逐渐趋于饱和,覆盖率趋于饱和时的膜厚值随基底温度的升高而降低; 对于一定的薄膜名义厚度,硅油基底温度越高,中心区域的凝聚体覆盖率越小.银原子凝聚体的分枝平均长度随基底温度的演化过程也具有类似的规律.对沉积银 关键词： 薄膜 液相基底 分枝状凝聚体 生长模型