磁控溅射法沉积SiN_x非晶薄膜的生长机制及结构分析

利用磁控溅射技术在单晶Si衬底上沉积了Six非晶薄膜.样品的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)显示,SNx非晶薄膜在812～892 cm-1范围内存在一个较强的吸收谱带.该吸收谱带对应于Si-N-Si键的伸缩振动吸收(stretching vibration mode),其吸收峰峰位随着溅射功率的增大明显红移;但退火后,该吸收峰又逐渐蓝移.结合中心力模型和自由结合模型,分析了磁控溅射过程中Six非晶薄膜的生长机制和内部结构.研究认为,随着溅射功率的提高,薄膜中先后形成Si-N4四面体,Si-N-Si3,Si-N2-S2及Si-N3-Si等结构,这几种结构分别对应着Si-N-Si键的不同模式的振动吸收.随着退火温度的升高,分子热运动逐渐加剧,非晶SiNx薄膜发生相分离,生成Si3N4和Si纳米晶颗粒,因此,S-N-Si键的吸收峰逐渐向Si3N4的特征振动吸收峰位870 cm-1靠近.     

非晶SiOxNy薄膜的红外吸收光谱研究

通过改变O和N含量研究SiOxNy薄膜中从600到1600cm^-1范围内的红外吸收光谱特征。结果表明,起源于单－Si-O、Si-N键的吸收峰在1105和865cm^-1处;而随着薄膜中O或N含量的升高,位于单一键吸收峰的两侧出现因O-Si-O、N-Si-N的对称和反对键吸收的左右肩;对O－Si-N,其特征吸收峰位于1036和856cm^-1处。     

非晶SiO_xN_y薄膜的红外吸收光谱研究

通过改变O和N含量研究了SiOxNy 薄膜中从 6 0 0到 16 0 0cm- 1 范围内的红外吸收谱特征。结果表明 ,起源于单一Si—O、Si—N键的吸收峰在 110 5和 86 5cm- 1 处 ;而随着薄膜中O或N含量的升高 ,位于单一键吸收峰的两侧出现因O—Si—O、N—Si—N的对称和反对称键吸收的左右肩 ;对O—Si—N ,其特征吸收峰位于 10 36和 85 6cm- 1 处。     

ECR-CVD制备的非晶SiOxNy薄膜的光致蓝光发射

使用90%N2稀释的SiH4与O2作为前驱气体，利用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR CVD）方法制备了非晶氮氧化硅薄膜（a-SiOxNy）.红外吸收光谱的结果表明，a SiOxNy薄膜主要由Si O Si和Si N键的两相结构组成，在存在氧流量的情形下，薄膜主要成分是SiOx相，而在无氧流量的情形下，薄膜则主要是SiNx相.使用565eV的紫外光激发，发现SiOxNy薄膜出现了位于460nm的光致蓝光主峰，且其发光强度随着氧流量的降低而显著增强.根据缺陷态发光中心和SiNx蓝光发射能隙态模 关键词： ECR CVD 红外吸收光谱 非晶氮化硅薄膜 光致发光     

氟化类金刚石薄膜的拉曼和红外光谱结构研究

关键词：     

磁控溅射法制备β型Fe3Si8M系三元薄膜

二元β-FeSi2是-种非常有潜力的环境友好型半导体,但由于是线性化合物,所以很难制备较高质量的β单相．本文从β-FeSi2相的基本团簇出发,利用“团簇＋连接原子”结构模型,设计制备了Fe3SisM（M=B,Cr,Ni,Co）系三元薄膜．研究了Fe3Si8M系三元薄膜的结构、成分和光电特性．结果表明,溅射态薄膜都为非晶态,经850℃／4h退火后可全部转换为晶态,引入的第三组元M不同会影响退火后的相转变和结晶质量,Cr和B为第三组元时可实现单-β相,Co作为第三组元时,薄膜以Ⅸ相为主表现为金属特性．B,Cr和Ni作为第三组元的样品中半导体性质都有不同程度的体现,但相比较而言,Fe2．7Si8480．9薄膜的半导体性能最为明显,其电阻率为0．17Ω．cm、载流子浓度为2．8×10^20cm^-3、迁移率为0．13cm2／V．S,带隙宽度约为0．65eV．所以引入合适的第三组元可以扩展序相相区,并实现晶态三元β型硅化物薄膜与二元β-FeSi2薄膜的半导体性能相近．     

用磁控溅射法制备Cu薄膜的研究

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Cu薄膜 ,应用台阶仪测量Cu膜的厚度 ,研究了薄膜的沉积速率与溅射功率的关系 ;用X射线衍射 (XRD)和扫描电镜Cu对薄膜进行了表征 ,研究了溅射功率对所制备薄膜的影响。制备出致密性和均匀性较好的Cu薄膜。     

磁控溅射沉积薄膜实验参数优化光谱诊断

采用磁控溅射仪、Omni-λ300系列光栅光谱仪、CCD数据采集系统和光纤导光系统等构成的等离子体光谱分析系统,采集了以Cu和Al为靶材、氩气为工作气体,射频磁控溅射法沉积硅基薄膜时的等离子体发射光谱。以CuⅠ324.754 nm,CuⅠ327.396 nm,CuⅠ333.784 nm,CuⅠ353.039 nm,AlⅠ394.403 nm和AlⅠ396.153 nm为分析线,研究了Cu和Al等离子体发射光谱强度随溅射时间、溅射功率、靶基距和气体压强等实验参数的变化。并与射频磁控溅射沉积薄膜实验参数的选择进行对比,表明发射光谱法对射频磁控溅射薄膜生长条件的优化有着很好的指导作用。     

GaP薄膜的射频磁控溅射沉积及其计算机模拟

以GaP为靶材采用射频磁控溅射法制备GaP红外光学薄膜，通过保持Ar Ⅰ 750nm发射光谱线强度不变获得了不同工艺参数，并对沉积过程进行了计算机模拟.功率较小、气压较大时，Ga和P的溅射率、输运效率及沉积到衬底时的能量均较小，Ga的溅射率及输运效率均大于P的，使薄膜沉积速率较低、薄膜中Ga的含量大于P的，GaP薄膜产生较大吸收.功率较大、气压较小时，Ga和P的溅射率、输运效率及沉积到衬底时的能量均增大，Ga的溅射率大于P的、但其输运效率小于P的，使GaP薄膜的沉积速率增大、薄膜中Ga与P的含量接近化学计量比，GaP薄膜的吸收降低，因此有利于制备厚度较大的GaP薄膜. 关键词： GaP 薄膜 射频磁控溅射 计算机模拟     

中频孪生磁控溅射WO3薄膜及变色性能研究

采用先进的中频孪生非平衡磁控溅射技术,以金属钨为靶材,制备非晶态WO3电致变色薄膜。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外分光光度计等测试手段分析薄膜的结构、表面形貌、成分以及透射光谱特性。研究了氧气流量比及热处理温度对WO3薄膜变色性能的影响。结果表明,中频孪生非平衡磁控溅射技术是制备WO3变色薄膜的一种有效方法;室温条件下沉积获得的原始态薄膜为非晶态WO3;提高氧气流量比和适当热处理温度能有效改善薄膜的电致变色性能。实验中在较高氧气流量比,200℃热处理条件下制备的薄膜在380~780 nm的可见光范围内着色态和褪色态平均透光率差值高达50%以上,表现出较好的电致变色性能。     

磁控溅射制备ZnO薄膜的受激发射特性的研究

用射频磁控反应溅射法在二氧化硅衬底上制备ZnO薄膜。得到了在不同温度下ZnO薄膜的吸收与光致发光。观测到了纵光学波 (LO)声子吸收峰与自由激子吸收峰 ;室温 (30 0K)下 ,PL谱中仅有自由激子发光峰。这些结果证实了ZnO薄膜具有较高的质量。探讨了变温ZnO薄膜的发光特性。研究了ZnO薄膜的受激发射特性。     

直流磁控溅射氮化铁薄膜生长的动力学标度

利用直流磁控溅射方法,以Ar/N2作为放电气体,通过改变放电气体中N2的流量(N2流量比分别为5%,10%,30%,50%)及溅射时间(160,30,20,10,5min),在玻璃衬底上沉积了FexN薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)方法确定了不同N2流量下薄膜的成分;X射线衍射(XRD)方法分析了不同N2流量下的FexN薄膜结构,当N2流量比为5%时获得了FeN0 056相,10%时为ε Fe3N相,30%和50%流量比下均得到FeN相。利用原子力显微镜(AFM)和掠入射X射线散射(GIXA)方法研究了膜表面的粗糙度和形貌,发现随着N2流量的增加,薄膜表面光滑度增加,薄膜表面呈现自仿射性质。动力学标度方法定量分析表明:薄膜表面因不同N2流量的影响而具有不同的动力学指数,当氮气流量比为5%时,静态标度指数α≈0 65,生长指数β≈0 53±0 02,薄膜生长符合基于Kolmogorov提出的能量波动概念的KPZ模型指数规律。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和光学特性

采用射频（RF）反应磁控溅射法在n-Si(001)衬底上外延生长ZnO薄膜。XRD谱测量显示出较强的（002）衍射峰，表明ZnO薄膜为c轴择优取向生长的。室温PL谱测量观察到了较强的紫外光发射和深能级发射。     

RF溅射钕掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜。应用XRD分析了ZnO:Nd薄膜的晶格结构,通过AFM观察了ZnO:Nd薄膜的表面形貌。结果表明,Nd掺入了ZnO晶格中,由于Nd原子半径大于Zn原子半径,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格中。ZnO:Nd薄膜为纳米多晶薄膜,表面形貌粗糙。ZnO:Nd薄膜的室温光致发光谱表明,相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜都出现了395nm的强紫光带和495nm的弱绿光带。我们认为,紫光发射峰窄而锐且强度远大于绿光峰,源于薄膜中激子复合;绿光峰强度较弱,源于薄膜中的氧空位(VO)及氧反位锌缺陷(OZn)。Nd掺杂没有影响ZnO:Nd薄膜的PL谱的发射峰的峰位。由于Nd3 离子电荷数与Zn2 离子电荷数不相等,为了保持ZnO薄膜的电中性,间隙锌(VZn)可以作为Nd替位补偿性的受主杂质而存在,影响ZnO薄膜的激子浓度。同时,Nd掺入使ZnO的晶格畸变缺陷浓度改变增强,因而发射峰的强度随Nd掺杂浓度不同而变化。     

射频磁控溅射法制备SnS_2薄膜结构和光学特性的研究

采用射频磁控溅射法溅射SnS_2靶,在玻璃基片上以不同射频功率和氩气压强制备一系列薄膜样品,研究了不同工艺条件对薄膜特性的影响。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对薄膜样品的晶体结构和物相进行表征分析。利用X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)对SnS_2薄膜的化学组分、光学特性等进行测试,计算或分析了SnS_2薄膜样品的组分原子比、光学常数和光学带隙。结果表明:制备SnS_2薄膜的最佳工艺条件为射频功率60 W、氩气压强0.5 Pa。在该条件下,所制备的SnS_2薄膜沿(001)晶面择优取向生长,可见光透过率和折射率较高,消光系数较小,直接带隙为2.81 e V。在此基础上,进一步制备了n-SnS_2/p-Si异质结器件。器件具有良好的整流特性及弱光伏特性,反向光电流随光照强度的增加而增大。器件的光电导机制是由SnS_2禁带中陷阱中心的指数分布所控制。     

NH_3-Ar气氛下制备的Zn_3N_2薄膜的结构和光学性能(英文)

Zn3N2是一种宽带隙半导体材料,在温度高于400°C氧化可生成p型ZnO:N,p型ZnO:N在电子学和光电子学领域有广泛的应用.在NH3-Ar气氛下,用RF磁控溅射金属Zn靶在玻璃衬底上室温制备了Zn3N2薄膜.用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子谱分析仪、荧光分光光度计对Zn3N2薄膜的光学透过、光学吸收、结构、化学键态和光致发光进行了测量,研究了NH3分压对Zn3N2薄膜的结构和光学特性的影响.XRD分析表明Zn3N2薄膜呈现多晶结构,具有(321)择优取向,Zn3N2(321)衍射峰强度随NH3分压增加而增强.在NH3分压5%～10%制备的Zn3N2薄膜有较低透过率,透过率随NH3分压增加而提高.Zn3N2薄膜是间接带隙半导体,当NH3分压从5%变化到25%时,光学带隙从2.33eV升高到2.70eV.XPS分析表明Zn3N2薄膜在潮湿空气中容易水解.室温下Zn3N2薄膜在437nm和459nm波长出现了发光峰.     

磁控溅射法制备钛掺杂WO3薄膜结构和性能的研究

采用中频孪生非平衡磁控溅射技术制备钛掺杂WO_3薄膜。运用X射线衍射(XRD),拉曼光谱、紫外分光光度计、计时安培分析仪和原子力显微镜(AFM)等测试手段分析了钛掺杂WO_3薄膜的结构和光学性能。实验结果表明,掺杂后的薄膜在相同的热处理条件下晶化程度降低,晶粒细化,离子抽出和注入的通道大大增多,钛掺杂原子数分数0．051的着色响应速度提高,循环寿命提高了4倍以上,但着色后透射率下降。     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的发光特性

利用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有（002）择优取向的氧化锌薄膜，用波长为300nm的光激发，观察到在446nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子到价带上的跃迁。并讨论了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响，且给出了解释。