应力预释放对单晶硅片的压痕位错滑移的影响

单晶硅片的压痕位错在一定温度下的滑移距离反映了硅片的机械强度. 压痕位错的滑移是受压痕的残余应力驱动的, 因此研究残余应力与位错滑移之间的关系具有重要的意义. 本文首先采用共聚焦显微拉曼术研究了单晶硅片压痕的残余应力经过300或500 ℃ 热处理后的预释放, 然后研究了上述应力预释放对压痕位错在后续较高温度(700–900 ℃)热处理过程中滑移的影响. 在未经应力预释放的情况下, 压痕位错在700–900 ℃热处理2 h后即可滑移至最大距离. 当经过上述预应力释放后, 位错在900 ℃热处理2 h后仍能达到上述最大距离, 但位错滑移速度明显降低; 而在700和800 ℃时热处理2 h后的滑移距离变小, 其减小幅度在预热处理温度为500 ℃时更为显著. 然而, 进一步的研究表明: 即使经过预应力释放, 只要足够地延长700和800 ℃ 的热处理时间, 位错滑移的最大距离几乎与未经预应力释放情形时的一样. 根据以上结果, 可以认为在压痕的残余应力大于位错在某一温度滑移所需临界应力的前提下, 压痕位错在某一温度滑移的最大距离与应力大小无关, 不过达到最大距离所需的时间随应力的减小而显著增长.     

SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO₂的Si衬底(SiO₂/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp²六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO₂分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.     

锰的硅化物薄膜在Si(100)-2×1表面生长的STM研究

锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-2× 1表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250-750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬底上开始形成平板状的MnSi小岛; 525℃时, 枝晶状锰硅化物完全消失, 出现平板状的MnSi_1.7大岛; 高于600℃时, 富锰的三维小岛和平板状的MnSi小岛全部消失, 仅剩下平板状的MnSi_1.7大岛. 这些结果说明退火温度决定了薄膜的形态和结构. 在大约600℃退火时岛的尺寸随着退火时间的延长而逐渐增大, 表明岛的生长遵从扩散限制的Ostwald熟化机理.     

退火对磁控溅射HfSi_xO_y薄膜光学性质的影响

采用射频反应磁控溅射方法在硅衬底制备了HfSixOy薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)分析了HfSixOy薄膜的成分,用X射线衍射(XRD)检测了薄膜的结构,并用椭圆偏振光谱仪研究了退火处理对薄膜光学性质的影响。XRD谱显示,HfSixOy薄膜经700℃高温退火处理后仍为非晶态,而在900℃高温退火处理后出现晶化。采用Tauc-Lorentz(TL)色散模型对测试得到的曲线进行拟合并分析得出薄膜的光学常数,结果表明,薄膜的折射率随退火温度的升高而增加,而消光系数随退火温度的升高呈降低趋势。薄膜的光学带隙随着退火温度的升高增加,采用外推法得到薄膜沉积态和经500℃,700℃,900℃退火后的带隙分别为5.62,5.65,5.68,5.98eV。     

原位生长技术制备石墨烯强化铜基复合材料

利用等离子增强化学气相沉积方法,在铜粉表面原位生长了站立石墨烯,用于制备石墨烯强化铜基复合材料.研究表明,石墨烯包覆在铜粉外表面,微观尺度实现了两者的均匀混合;生长的初期阶段,碳、氢等离子基团可将铜粉表面的氧化层还原,有助于铜粉-石墨烯之间形成良好的界面;石墨烯的成核是一个生长/刻蚀相互竞争的过程,其尺寸可受制备温度调控.利用放电等离子烧结方法将粉末压制成型,测试结果显示,添加石墨烯样品的电阻率降低了一个数量级,维氏硬度和屈服强度分别提高了15.6%和28.8%.     

二氧化钛薄膜的制备及退火对其形貌、结构的影响

利用磁控溅射技术,在石英基片上沉积Ti膜,分别在400、600、700、900℃的大气中退火获得TiO2薄膜。采用这种制备方式获得的TiO2薄膜呈现不同的颜色,退火温度为400℃的样品为暗紫红色,600℃时为黑色,而在700℃和900℃时均为黄色。采用X射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）以及Raman光谱等手段研究了退火温度对TiO2薄膜的结构和形貌的影响。结果表明：退火温度为400℃时,TiO2薄膜为锐钛矿相,温度升高至600℃时,几乎转变为金红石晶相,但仍存在微量锐钛矿相,温度升高至700℃以上,则完全转变为金红石晶相。由XRD衍射图可知退火温度为700℃和900℃时,薄膜的金红石相沿（101）晶面择优取向。     

退火温度及退火气氛对ZnO薄膜的结构及发光性能的影响(英文)

采用脉冲激光沉积技术在Si/蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜,结合快速退火设备研究了不同退火温度(500~900℃)及退火气氛(N2,O2)对薄膜的结构及其发光性能的影响。并优化条件得到具有最小半峰全宽及最大晶粒尺寸的薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明:氮气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为900℃;氧气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为800℃。红外(IR)光谱中,退火后Zn-O特征振动峰红移,说明在退火过程中,原子重新排布后占据较低能量位置;同样的退火温度下,氮气氛下退火的薄膜质量更优。同步辐射光电子能谱(synchrotron-based XPS)分别表征了未退火及N2,O2下900℃退火的ZnO薄膜,分峰拟合结果表明氧气氛下退火产生更多的氧空位。结构表征结合光致发光(PL)谱表明绿光的发光峰与氧空位有关。     

离子注入的铝在Si(100)表面的偏析及其引起的纳米团簇和合金晶粒形成现象的实验研究

通过高温退火注入了铝的Si(100)样品,探讨偏析出来的铝在硅表面的热力学行为.由900℃的退火实验发现,偏析出来的铝原子一方面形成Si(100)基底的外延铝膜和铝岛,另一方面与硅原子结合形成尺度约为2—3nm的铝硅团簇.而1200℃的退火实验显示,铝和硅的快速冷凝形成了立方晶系的Al₄Si合金晶粒、尺度约为20—30nm.细小的铝硅团簇在结构上独立于样品基底并且趋于聚集成团,很可能是在高温退火和快速降温过程中形成铝硅合金晶粒的前驱. 关键词： 硅表面 铝掺杂 团簇 4Si')" href="#">Al₄Si     

用硅离子注入方法制备的纳米硅的拉曼散射研究

在直角散射配置下测量了纳米硅样品的拉曼散射谱及其退火温度的关系。结果表明,在８００℃以下退火的样品只观察到单晶硅衬底的光学声子模,在９００℃以上退火,才观察到纳米硅的特征拉曼散射峰。在１２００℃下退火后,纳米硅的特征拉曼散射峰消失,观察到类似于非晶硅的光学声子特征峰,可能表示纳米硅不能承受这样的高温热退火。这些结果进一步证实了光致发光谱的结果。     

蓝宝石衬底上生长的Ga2+xO3-x薄膜的结构分析

利用卢瑟夫背散射/沟道技术和金属有机化学气相沉积方法, 对蓝宝石衬底上 在不同温度、压强下生长的Ga_2+xO_3-x薄膜进行结构和结晶品质的测量与分析; 并结合高分辨X射线衍射分析技术, 通过对其对称(402)面的θ–2θ及ω扫描, 确定了其结构类型及结晶品质. 实验表明: 在相同的生长温度(500 ℃)下, 结晶品质随压强的下降而变好, 生长压强为15 Torr (1 Torr=133.322 Pa)的样品其结晶品质最好, 沿轴入射之比χ_min值为14.5%; 在相同的生长压强(15 Torr)下, 结晶品质受生长温度的影响不大, 所以, 生长温度不是改变结晶品质的主要因素; 此外, 在相同的生长条件下制备的样品, 分别经过700, 800和900 ℃退火后, 其结晶品质随退火温度的变化而变化. 退火温度为800 ℃的样品的结晶品质最好, χ_min值为11.1%; 当退火温度达到900 ℃时, 样品部分分解; 经热处理的样品其X射线衍射谱中有一个强的Ga₂O₃ (402)面衍射峰, 其半峰全宽为0.5°, 表明该Ga₂O₃外延膜是(402)择优取向. 关键词： 氧化镓 卢瑟夫背散射 X射线衍射 结晶品质     

退火对AlTiN多层薄膜结构及力学性能影响

使用TiAl合金靶,利用中频反应磁控溅射系统,通过交替改变氮气流量的方法,在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积了一组氮含量周期性改变的AlTiN多层薄膜,并分别在600,700和800 ℃下真空退火热处理. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和高分辨透射电镜等方法研究了沉积态和退火态AlTiN多层薄膜组织和微观结构;AlTiN多层薄膜的力学和膜基结合性能用纳米压痕硬度仪、摩擦磨损仪以及划痕试验仪得到. 研究表明,采用沉积过程中周期改变氮气流量的方法,可以制备出稳定的、力学性能良好的AlTiN多层薄膜. 80 关键词： AlTiN多层薄膜 退火 微观结构 力学性能     

Fabrication of graphene and graphite films on the Ni(111) surface

The growth of graphene and graphite films on nickel surface under conditions for ultrahigh-vacuum carburization and subsequent annealing is studied at film thicknesses ranging from a single layer to ≈1000 layers. The cooling of nickel carburized at a temperature of 900–1500 K leads to the growth of graphene and thin graphite films the thickness of which depends on the carburization temperature and the growth temperature of the films. Dissolution of nickel with graphite film in diluted sulfuric acid makes it possible to separate the film from the sample. The graphite film thickness amounts to ?0.4 µm at carburization and growth temperatures of 1500 and 1100 K, respectively.     

退火参数对熔石英透射波前和损伤阈值的影响

 采用高温退火技术去除熔石英元件表面由于CO2激光修复带来的残余应力,研究了退火环境对元件的表面污染,分析了不同退火温度（600～900 ℃）和保温时间（3～10 h）对于元件残余应力、透射波前、表面粗糙度和激光损伤阈值的影响。结果表明:在800 ℃以下,高温退火10 h可有效去除CO₂激光修复带来的残余应力,对元件的透射波前和表面粗糙度无明显影响;石英保护盒能有效减少退火环境对元件表面产生的污染,但仍有X射线光电子能谱检测不到的表面污染物存在;在退火后采用质量分数为1%的HF刻蚀15 min,激光损伤阈值可恢复,同时元件透射波前和表面粗糙度并无明显的增加。     

The effects of post-thermal annealing on the optical parameters of indium-doped ZnO thin films

Indium-doped ZnO thin films are deposited on quartz glass slides by RF magnetron sputtering at ambient temper- ature. The as-deposited films are annealed at different temperatures from 400 C to 800 C in air for 1 h. Transmittance spectra are used to determine the optical parameters and the thicknesses of the films before and after annealing using a nonlinear programming method, and the effects of the annealing temperatures on the optical parameters and the thickness are investigated. The optical band gap is determined from the absorption coefficient. The calculated results show that the film thickness and optical parameters both increase first and then decrease with increasing annealing temperature from 400 C to 800 C. The band gap of the as-deposited ZnO:In thin film is 3.28 eV, and it decreases to 3.17 eV after annealing at 400 C. Then the band gap increases from 3.17 eV to 3.23 eV with increasing annealing temperature from 400 C to 800 C.     

Growth mechanism of the Pd(100)-p(2×2)-p4g-Al surface alloy

We have studied the growth mechanism of a Pd(100)-p(2×2)-p4g-Al surface alloy by scanning tunneling microscopy (STM). The surface alloy has a bilayer structure and is formed by annealing at 450–700 K (depending on the initial aluminum coverage) after the deposition of aluminum on Pd(100) at room temperature. The ratio of the surface-alloy coverage to the initial aluminum coverage is found to be constant (0.44) irrespective of the initial aluminum coverage from 0.5 monolayers (ML) up to 2 ML. The growth mechanism of the surface alloy is proposed on the basis of the STM measurements at various annealing temperatures. Upon annealing at 450 K, some of the surface aluminum atoms migrate into the bulk and, instead, palladium atoms come out to the surface. These palladium atoms react with aluminum atoms remaining on the surface to form a surface alloy. When the initial aluminum coverage is less than 1 ML, bilayer-high islands of the surface alloy with an average area of 100 nm² are formed at 450–500 K, which diffuse on the terrace at 500–700 K and coalesce to form larger islands. A possible role of the percolation transition of aluminum islands in the formation of the surface alloy is discussed.     

Surface morphology of ZnO buffer layer and its effects on the growth of GaN films on Si substrates by magnetron sputtering

ZnO thin films were first prepared on Si(111) substrates using a radio frequency magnetron sputtering system. Then the as-grown ZnO films were annealed in oxygen ambient at temperatures of 700, 800, 900, and 1000°C , respectively. The morphologies of ZnO films were studied by an atom force microscope (AFM). Subsequently, GaN epilayers about 500 nm thick were deposited on the ZnO buffer layers. The GaN/ZnO films were annealed in NH₃ ambient at 900°C. The microstructure, morphology and optical properties of GaN films were studied by x-ray diffraction (XRD), AFM, scanning electron microscopy (SEM) and photoluminescence (PL). The results are shown, their properties having been investigated particularly as a function of the ZnO layers. For better growth of the GaN films, the optimal annealing temperature of the ZnO buffer layers was 900°C.     

Formation of rippled surface morphology during Si/Si （100） epitaxy by ultrahigh vacuum chemical vapour deposition

The Si epitaxial films are grown on Si (100) substrates using pure Si2H6 as a gas source using ultrahigh vacuum chemical vapour deposition technology. The values of growth temperature T_g are 650 ℃, 700 ℃, 730 ℃, 750 ℃, and 800 ℃. Growth mode changes from island mode to step-flow mode with T_g increasing from 650 ℃ to 700 ℃. Rippled surface morphologies are observed at T_g = 700 ℃, 730 ℃, and 800 ℃, but disappear when T_g = 750 ℃. A model is presented to explain the formation and the disappearance of the ripples by considering the stability of the step-flow growth.     

ZnO薄膜微结构变化对光电特性的影响

使用脉冲激光淀积(PLD)技术在n型Si衬底上沉积氧化锌(ZnO)薄膜,在O2气氛下对样品进行了500℃(Sample1,S1),600℃(Sample2,S2),700℃(Sample3,S3)和800℃(Sample4,S4)退火,随后进行了X射线衍射(XRD)谱,椭偏光折射率,热激电流(TSC)和电容-电压(C-V)的测量。研究发现:S1中晶界的电子陷阱由高浓度的深能级杂质(Zni)提供的电子填充,该能级位于ET=EC-0.24±0.08eV。S3中出现与中性施主(D0)有关的深能级中心,其ET=EC-0.13±0.03eV,推测D0的出现与高温氧气条件退火下晶界处形成的复合体缺陷有关。XRD和椭偏光折射率测量结果表明:氧气对ZnO薄膜微结构的修饰是改变ZnO/Si结构光电特性的主要因素。     

Co掺杂纳米ZnO微结构的正电子湮没研究

利用正电子湮没技术研究了10 at.% Co掺杂的Co₃O₄/ZnO纳米复合物中退火对缺陷的影响. 利用X射线衍射(XRD)测量了Co₃O₄/ZnO纳米复合物的结构和晶粒尺寸. 随着退火温度升高,Co₃O₄相逐步消失,ZnO晶粒尺寸也有显著增加. 经过1000 ℃以上退火后,Co₃O₄相完全消失,并出现了CoO的岩盐结构. 正电子湮没寿命测量显示出Co₃O₄ /ZnO纳米复合物中存在大量的Zn空位和空位团. 这些空位缺陷可能存在于纳米复合物的界面区域. 当退火温度达到700 ℃后Zn空位开始恢复,空位团也开始收缩. 900 ℃以上退火后,所有空位缺陷基本消失,正电子寿命接近ZnO完整晶格中的体态寿命值. 符合多普勒展宽谱测量也显示Co₃O₄ /ZnO纳米复合物经过900 ℃以上退火后电子动量分布与单晶ZnO基本一致,表明界面缺陷经过退火后得到消除. 关键词： ZnO 界面缺陷 正电子湮没     

低温退火对重掺砷直拉硅片的氧沉淀形核的作用

通过对比研究重掺砷直拉硅片和轻掺n型直拉硅片经过低温(450—800℃)和高温(1000℃)两步退火的氧沉淀行为,阐明了低温退火对重掺掺砷直拉硅片的氧沉淀形核的作用.研究指出：重掺砷硅片在450℃和650℃退火时的氧沉淀形核比在800℃退火时更显著,这与轻掺硅片的情况截然相反;此外,与轻掺硅片相比,重掺砷硅片在450℃和650℃退火时氧沉淀的形核得到增强,而在800℃退火时氧沉淀的形核受到抑制.分析认为,重掺砷硅片在450℃和650℃退火时会形成砷-空位-氧(As-V-O)复合体,它们促进了 关键词： 重掺砷直拉硅片 氧沉淀形核 低温退火