磁控溅射法合成纳米β-FeSi2/a-Si多层结构

β-FeSi2作为一种环境友好的半导体材料,颗粒化及非晶化正在成为提高其应用性能和改善薄膜质量、膜基界面失配度的有效途径.利用射频磁控溅射法在单晶Si基体上沉积Fe/Si多层膜,合成纳米β-FeSi2/Si多层结构.通过透射电子显微镜、高分辨电子显微术等分析手段,研究了多层结构和制备工艺之间的相互关系.研究结果表明,采用磁控溅射Fe/Si多层膜的方法,不需要退火就可以直接沉积得到β-FeSi2相小颗粒.β-FeSi2相颗粒尺寸在20 nm以下,小的颗粒尺寸导致发光蓝移,带隙宽度变大,Edg值约为0.94 eV.经过850 ℃的真空退火处理后,β-FeSi2相没有发生改变,颗粒尺寸变大、蓝移效果消失,β-FeSi2相小颗粒的尺寸仍小于100 nm,结构的稳定性较好.     

离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

采用MEVVA源(MetalVaporVacuumArcIonSource)离子注入合成βFeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下βFeSi2薄膜的显微结构变化.研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的βFeSi2表面层和埋入层.制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γFeSi2→βFeSi2→αFeSi2,CsClFeSi2→βFeSi2→αFeSi2或βFeSi2→αFeSi2.当注入参数增加到60kV,4×1017ionscm2,就会导致非晶 关键词： β-FeSi2 半导体薄膜 金属硅化物 离子注入 透射电子显微镜     

纳米β-FeSi2/a-Si多层膜室温光致发光分析

采用射频磁控溅射的方法,在Si（100）基片上制备了纳米β-FeSi₂/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-FeSi₂/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明：利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜,室温下能够检测到β-FeSi₂的1.53 μm处光致发光信号;未退火时多层膜是（非晶的FeSi₂+β-FeSi₂颗粒）/非晶Si结构,退火后则是 关键词： 2')" href="#">β-FeSi₂ 磁控溅射 XRD 光致发光光谱     

纳米β-FeSi2/a-Si多层膜室温光致发光分析

采用射频磁控溅射的方法,在Si(100)基片上制备了纳米β-FeSi2/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-FeSi2/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明:利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜,室温下能够检测到β-FeSi2的1.53 μm处光致发光信号;未退火时多层膜是(非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒)/非晶Si结构,退火后则是β-FeSi2颗粒/(晶体Si+非晶Si)结构;退火前后样品有相同的PL信号强度,说明非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒和β-FeSi2颗粒可以产生同样的发光性能.实验测出1.53 μm处PL信号也进一步证明了非晶FeSi2的半导体性能.     

离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

采用MEVVA源(Metal Vapor Vacuum Arc Ion Source)离子注入合成β-FeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下β-FeSi2薄膜的显微结构变化. 研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的β-FeSi2表面层和埋入层. 制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γ-FeSi2→β-FeSi2→α-FeSi2,CsCl-FeSi2→β-FeSi2→α-FeSi2或β-FeSi2→α-FeSi2. 当注入参数增加到60kV,4×1017ions/cm2,就会导致非晶的形成,非晶在退火后会晶化为β-FeSi2相,相变顺序就变为非晶→β-FeSi2→α-FeSi2. 随退火温度逐渐升高硅化物颗粒逐渐长大,并向基体内部生长,在一定的退火温度下硅化物层会收缩断裂为一个个小岛状,使得硅化物/硅界面平整度下降. 另外,对于β-FeSi2/Si界面取向关系的研究表明,在Si基体上难以形成高质量β-FeSi2薄膜的原因在于多种非共格取向关系的并存、孪晶的形成以及由此导致的界面缺陷的形成.     

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．     

基于β-FeSi2的(Fe, M)Si2三元合金相形成规律

二元β-FeSi₂相是一种重要的窄带半导体型金属硅化物,研究了基于该二元相的三元合金的形成规律,以丰富其材料范围.首先,利用团簇线判据作为理论依据,选取一个团簇和一个连接原子构成的模型,添加不同的第三组元作为连接原子,设计了Fe₃Si₈M(M=B, Cr, Ni, Cu, Co, Al）系列合金成分,即用添加组元替代二元相中的Fe连接原子.然后,用真空吸铸和真空甩带方法制备合金棒以及薄带,以获得无成分偏析的均匀合 关键词： 2')" href="#">β-FeSi₂ 三元合金 团簇线     

磁控溅射制备Y2O3-TiO2薄膜形貌的研究

室温下采用射频磁控溅射法,在硅衬底上制备了Y₂O₃-TiO₂氧化物复合薄膜.利用XRD(X-ray diffraction)和AFM( atomic force microscopy)分析观察了退火前后样品的物相、形貌等变化,讨论了致密薄膜的生长机理.实验发现,溅射功率越大,薄膜的平整度和致密度越好.对热处理前后样品的结晶结构和表面形貌的分析结果显示,在本实验参数范围内,随着溅射功率的增大,更多的Y₂O_{3关键词： 2}O₃-TiO₂薄膜')" href="#">Y₂O₃-TiO₂薄膜 表面形貌 原子力显微镜 磁控溅射     

稀土（Y、Ce）掺杂β-FeSi2光电性质的第一性原理研究

基于第一性原理赝势平面波方法,对稀土(Y、Ce)掺杂β-FeSi2的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明,Y 或Ce掺杂后β-FeSi2的晶格常数改变,晶胞体积减小。电子结构的计算表明,掺入稀土后β-FeSi2 费米面附近的能带结构变得复杂,带隙变窄;总电子态密度发生了变化,Y 的4d 轨道电子态密度和Ce的4f轨道电子态密度主要贡献给费米面附近。光学性质的计算结果表明,Y 或Ce 掺杂后β-FeSi2 的静态介电常数明显提高,介电函数虚部ε2 的峰值均向低能方向移动并且减弱,折射率n0 明显提高,消光系数k 的峰值减弱,计算结果为β-FeSi2材料掺杂稀土改性的实验研究提供了理论依据。     

Au/SiO2纳米多层薄膜的制备及其性质表征

利用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO₂纳米颗粒分散氧化物多层复合薄膜.研究了在保持Au单层颗粒膜沉积时间一定时薄膜厚度一定、变化SiO₂的沉积时间及SiO₂的沉积时间一定而改变薄膜厚度时，多层薄膜在薄膜厚度方向的微观结构对吸收光谱的影响.研究结果表明：具有纳米层状结构的Au/SiO₂多层薄膜在560 nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰，吸收峰的强度随Au颗粒的浓度增加而增强，在Au颗粒浓度相同的情况下，复合薄膜 关键词： 2纳米复合薄膜')" href="#">Au/SiO₂纳米复合薄膜 多靶磁控溅射 吸收光谱 有效介质理论     

O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在室温下通过改变O₂流量制备具有不同晶体结构的N掺杂TiO₂薄膜,利用台阶仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等设备对薄膜沉积速率、化学成分、晶体结构、禁带宽度等进行分析.结果表明:所制备的薄膜元素配比约为TiO_1.68±0.06N_0.11±0.01,N为替位掺杂,所有样品退火前后均未形成Ti—N相结构,N掺杂TiO₂薄膜的沉积速率、晶体结构等主要依赖于O₂流量.在O₂流量为2 sccm时,N掺杂TiO₂薄膜沉积速率相对较高,薄膜为非晶态结构,但薄膜内含有锐钛矿(anatase)和金红石(rutile)相晶核,退火后薄膜呈anatase和rutile相混合结构,禁带宽度仅为2.86 eV.随着O₂流量的增加,薄膜沉积速率单调下降,退火后样品禁带宽度逐渐增加.当O₂流量为12 sccm时,薄膜为anatase相择优生长,退火后呈anatase相结构,禁带宽度为3.2 eV.综合本实验的分析结果,要在室温条件下制备晶态N掺杂TiO₂薄膜,需在高O₂流量(＞10 sccn)条件下制备. 关键词： 2薄膜')" href="#">N掺杂TiO₂薄膜 磁控溅射 化学配比 晶体结构     

引入籽晶层的物理溅射生长Ga2O3外延薄膜特性研究

氧化镓(Ga₂O₃)薄膜在功率器件以及紫外探测等领域中具有重要的应用潜力,而实现高质量薄膜制备则是其中的关键.本文在蓝宝石衬底上物理溅射生长外延Ga₂O₃层,因采用引入籽晶层的方法提供了人为成核点而使得外延层结晶质量获得明显改善.实验发现该外延层薄膜的生长中随着功率增加,晶粒团聚到一定尺寸后出现裂解现象.这一物理机制归因于大功率下溅射粒子在生长晶面上扩散携带的能量过大导致粒子碰撞次数增多.文中生长的外延层为(201)晶面取向的β型Ga₂O₃薄膜,厚度在202.4-292.3 nm之间,薄膜在450—800 nm范围可见光波段的透射率约为90%,吸收边随着功率的增加先蓝移后红移,带隙约为4.81—4.96 eV.光致发光光谱分析表明,该外延层薄膜在460 nm处产生蓝色发光.本文发现溅射功率为160 W时引入籽晶层生长的β-Ga₂O₃薄膜具有最佳的结晶质量,这一方法将为高质量β-Ga₂O     

Optical Characterization of β-FeSi2 Thin Films Prepared by Femtosecond Laser Ablation

Iron disilicide thin films are prepared on fused quartz using femtosecond laser deposition （FsPLD） with a FeSi2 alloy target. X-ray diffraction results indicate the films are single-phase, orthorhombic, β-FeSi2. Field scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, UV-VIS-NIR spectroscopy and Raman microscope are used to characterize the structure, composition, and optical properties of the β-FeSi2 films. Normal incidence spectral transmittance and reflectance data indicate a minimum, direct energy gap of 0.85 eV. The two most intense lines of Raman scattering peaked at 181.3 cm^-1 and 235.6cm^-1 for the film on fused quartz, and at 191.2cm^-1 and 243.8cm^-1 for the film on Si （100）, are observed.     

不同氧气流量对直流磁控溅射TiO2薄膜的影响

采用直流反应磁控溅射法,以高纯Ti为靶材,高纯O2为反应气体,制备了TiO2薄膜.研究了氧气流量对薄膜结晶取向、表面形貌和光学性能的影响.研究发现,TiO2薄膜主要呈锐钛矿TiO2(101)择优取向,当氧气流量较小时,薄膜中还含有金属Ti(100),氧气流量较大时,薄膜含TiO2(101)和TiO2(004),成多晶态;薄膜的粗糙度和颗粒大小都随氧气流量的增大而增大;薄膜在400～1 100nm可见-近红外波段有较高的透射率并且其吸收峰随着氧气流量的增大而红移,当氧气流量为5sccm时,平均透射率最高.     

射频磁控溅射法制备SnO2:Sb薄膜的结构和光致发光性质研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出锑掺杂的氧化锡（SnO2₂:Sb）薄膜.制 备薄膜是具有纯氧化锡四方金红石结构的多晶膜薄，晶粒生长的择优取向为［110］.室温下光致发光测量结果表明，在392nm附近存在强的紫外-紫光发射.研究了不同氧分压对薄膜结构及发光性质的影响，并对SnO2₂:Sb的光致发光机制进行了探索性研究.     

薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响

本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga₂O₃薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga₂O₃薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga₂O₃薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga₂O₃紫外光电探测器,在5...     

常压CVD法合成铌掺杂少层MoS2

利用粉体NbCl₅作为Nb掺杂源,采用常压CVD方法合成了大尺寸Nb掺杂的少层MoS₂薄膜。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜观察获得了该薄膜样品的形貌和厚度信息。拉曼光谱和X射线光电子谱测试证实了Nb被掺入到了MoS₂薄膜中,Nb掺杂的MoS₂合金薄膜已经形成。最后,对Nb掺杂的少层MoS₂薄膜的电学性质进行了测试。     

TiO2/SiO2多层膜的带隙结构及光催化性能

利用传输矩阵法设计了由SiO2、TiO2组成的多层膜高透射率光子晶体结构,并分析了其透射谱特性,根据等效层原理改变多层膜一维光子晶体的自身结构来提高通带内特征波长附近的透射率,获得了最佳结构参数。研究结果表明,当晶格参数为150nm,填充比为0.346,周期数为6时,400nm波长附近吸收带处的透射率最低也可达96.5%,并且不论是TM模式还是TE模式,入射角在0°～45°范围内仍保持高的透射率,该结构可望用于空气净化装置以提高SiO2、TiO2光催化剂的光催化效率。     

双离子(40Ar+, C2H+6)辐照合成金刚石纳米晶颗粒

用双离子(⁴⁰Ar⁺，C₂H⁺₆)辐照实验完成了从多壁碳纳米管向金刚石纳米晶颗粒的转变.对转变机理进行了初步探讨.这一探索有望能成为一种金刚石纳米晶合成的新途径.由此可知，多重荷能离子辐照用于其他材料纳米结构的制备也不是凭空设想. 关键词： 金刚石纳米晶 离子辐照 透射电子显微镜     

直流磁控溅射一步法原位制备MgB2超导薄膜

用MgB2靶,控制直流磁控溅射工作在异常辉光放电或弧光放电状态,在SrTiO3衬底上原位一次性得到了MgB2超导薄膜,其起始转变温度为32K,零电阻温度为15K. 关键词： 高温超导体 超导薄膜 磁控溅射 二硼化镁