微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜研究

本文系统研究了石英钟罩式微波等离子体辅助化学气相沉积装置对沉积金刚石薄膜的影响。与石英管式微波等离子体沉积装置相比，该装置能使用较高的沉积气压、较大的气体流量和较微波功率。本文着重研究了沉积气压、气体流量和甲烷浓度对金刚石薄膜形貌和生长速度的影响。发生生长速度随着沉积气压和甲烷浓度的增大而增大，晶体形态随着甲烷浓度的增大而差。并使用该装置成功地在４００℃低温沉积了Φ６０ｍｍ的金刚石薄膜。     

用MPCVD法制备氮化碳薄膜

用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在硅片和铂基片上生长了氮化碳薄膜.扫描电镜(SEM)观察显示,在硅片上形成了多晶的膜;EDX能谱分析表明膜中的碳氮比在1.0～2.0之间;X射线衍射谱表明在硅片和铂片上生长的氮化碳薄膜是由α-C3N4和β-C3N4晶相组成的;XPS峰形分析表明,薄膜中的C、N主要是以共价单键结合的;红外谱中也出现了β-C3N4的特征谱线.因此有足够的证据表明,晶态的氮化碳薄膜已经合成.     

沉积温度对等离子体化学气相沉积制备硅氧薄膜微结构的影响

利用13.56 MHz的射频等离子体化学气相沉积设备(RF-PECVD)在不同沉积温度(50～400℃)下制备了一系列氢化硅氧(SiOx:H)薄膜材料,并研究了薄膜材料性能与微结构的变化规律.随着沉积温度的增加,薄膜内的氧含量(CO)下降,晶化率(XC)也下降,折射率(n)上升,此外,薄膜的结构因子(R)下降,氢含量(...     

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.     

微波等离子体化学气相沉积制备SiCN结晶膜及SiCN微米棒阵列

本文采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统,以CH4, H2, N2作为源气体,以Si棒作为Si源,在Si衬底上制备出了SiCN结晶及SiCN微米棒阵列.样品的形貌由场发射扫描电子显微镜(SEM)表征分析.用X射线光电子谱(XPS)、Raman散射谱及X射线衍射(XRD)对样品的键合状态及结构进行表征,结果表明,所得到的SiCN薄膜是一具有新的六方结构的三元化合物.     

螺旋波等离子体化学气相沉积法制备纳米碳化硅薄膜

采用螺旋波等离子体化学气相沉积 (HWP-CVD)技术在Si(100)和石英衬底上合成了具有纳米结构的碳化硅薄膜.通过X射线衍射(XRD)、傅立叶红外透射(FTIR)和原子力显微镜(AFM)等技术对所制备薄膜的结构、组分和形貌进行了分析,利用光致发光技术研究了样品的发光特性.分析表明,在700℃的衬底温度和1.33Pa的气压条件下所制备纳米SiC薄膜的平均颗粒度在3nm以下,红外透射谱主要表现为Si-C吸收.结果说明HWP-CVD为制备高质量纳米SiC薄膜的有效技术,所制备样品呈现出室温短波长可见发光特性,发光谱主峰位于395nm附近.     

微波等离子体化学气相沉积设备微波系统的仿真优化与验证

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法产生的等离子体密度高,材料外延生长过程可控性好且洁净度高,是制备高质量金刚石膜的重要方法.基于谐振腔理论和三维全波电磁场仿真,对MPCVD设备微波系统中谐振腔、模式转换器、样品托等影响微波传输效率及电场分布形态的部件进行设计和优化,并通过对微波传输系统关键参量的测试和监控,研究系统调试变量对金刚石外延生长的影响.基于自研的MPCVD设备,实现较高品质金刚石膜的合成,金刚石有效生长区域为?50 mm圆面,外延生长速度10～25μm/h,单晶样品的表征结果显示合成的金刚石透光率接近理论值,材料的结晶程度良好,氮、硅等杂质含量较低.     

结晶β-C3N4薄膜的制备和特性研究

用电子回旋共振等离子体化学汽相沉积(ECR CVD)法, 在单晶硅(100)衬底上沉积生长出了具有{221}结构特性的连续的结晶态β-C3N4薄膜.使用扫描电镜(SEM)观测了沉积薄膜的形态;采用X射线光电子光谱(XPS),X射线衍射(XRD)和拉曼散射表征薄膜的结构.研究表明,沉积结晶态β- C3N4薄膜具有{221}结构特性.     

气压对VHF-PECVD制备的μc-Si∶H薄膜特性影响的研究

本文主要研究了用VHF PECVD方法制备的不同工作气压的微晶硅薄膜样品。结果表明 :沉积速率随反应气压的增大而逐渐增大 ;光敏性 (光电导 /暗电导 )和激活能测试结果给出了相同的变化规律 ;傅立叶红外测试、X射线衍射和室温微区喇曼谱的结果都表明了样品的晶化特性 ;通过工艺的具体优化得出了器件级的微晶硅材料     

气压对VHF-PECVD制备的μc-Si:H 薄膜特性影响的研究

本文主要研究了用VHF-PECVD方法制备的不同工作气压的微晶硅薄膜样品.结果表明:沉积速率随反应气压的增大而逐渐增大;光敏性(光电导/暗电导)和激活能测试结果给出了相同的变化规律;傅立叶红外测试、X射线衍射和室温微区喇曼谱的结果都表明了样品的晶化特性;通过工艺的具体优化得出了器件级的微晶硅材料.     

类石墨氮化碳薄膜的电化学沉积

用1:1.5的三聚氯氰和三聚氰胺的饱和乙腈溶液为沉积液,在Si(100)衬底上室温常压下电化学沉积了CNx薄膜.用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、X射线衍射图谱(XRD)对沉积的CNx薄膜进行了测试和分析.XRD的衍射峰的结构数据与文献计算的类石墨相氮化碳的结构数据较为吻合.XPS结果表明沉积的薄膜中主要元素为C、N,且N/C=0.81,C1s和N1s的结合能谱中287.84eV的碳和400.00eV的氮是样品中碳氮的主体,以C3N3杂环的形式存在.FTIR光谱中在800cm-1、1310cm-1和1610cm-1的吸收峰也表明薄膜中存在C3N3环,和XPS能谱的分析结果一致.Teter和Hemley预言的g-C3N4在结构形式上和三聚氰胺的完美脱胺缩聚物是一样的,红外光谱和X射线光电子能谱表明在样品中存在三嗪环(C3N3),支持XRD的实验结果.这说明CNx薄膜中有类石墨相的C3N4晶体存在.     

微波等离子化学气相沉积金刚石膜涂层氮化硅刀具

金刚石的成核和生长影响金刚石膜的质量.本文用自制的一种新型的不锈钢谐振腔型微波等离子CVD设备,等离子直径为76mm,均匀的温度分布使得金刚石膜均匀生长,在不同工艺条件下研究Si3N4陶瓷刀具上金刚石涂层的成核质量,用SEM,Raman检测和分析研究了在Si3N4刀具上高速高质量生长金刚石膜涂层的制备工艺,并检测了涂层刀具的切削性能,切削试验表明,在切削18wt;Si-Al合金时,金刚石涂层刀具比未涂层刀具的使用寿命增多10倍以上.     

Crystalline Properties of Strontium Barium Niobate Thin Films Produced by Pulsed Laser Deposition

Highly oriented strontium barium niobate (SBN) thin films have been grown on MgO {100}substrates by pulsed laser deposition. The films have been characterised by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy and atomic force microscopy. XRD theta - 2 theta scans indicate that the single phase crystalline SBN layers with the {001} orientation perpendicular to the plane of the substrate . Because of the difference between the thermal expansion coefficients of the SBN thin film and the MgO {100} substrate, it is necessary to adapt a slow cooling rate after deposition to retain the highly oriented SBN thin film on the substrate. The presence of non-uniform residual strain in SBN thin film has been analysed from broadening of the (00l) SBN film diffraction lines. The influence of oxygen partial pressure on the crystalline properties of SBN thin films have also been investigated.     

多晶氮化铜薄膜制备及性能研究

采用反应射频磁控溅射的方法在不同的氮气分压的条件下,在玻璃基底上成功制备了氮化铜(Cu3N)薄膜.XRD显示氮气的气氛影响薄膜的择优生长取向,在低氮气气氛时薄膜择优[111]晶向生长,在高的氮气气氛条件下薄膜的择优生长取向为[100].用Scherrer公式估算出薄膜晶粒的大小在17～26nm之间,实验并研究了薄膜的热稳定性和电学性质.结果表明,薄膜的热稳定性较差,在200℃退火1h后已经完全呈Cu的相,薄膜的电阻率随着填隙原子的数目减少从导体到绝缘体发生不连续的改变.     

MPCVD金刚石薄膜微波功率和沉积压力匹配性研究

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备的高质量金刚石在很多领域均有广泛应用前景。本研究采用9 kW微波功率,分别在13 kPa、14 kPa、15.5 kPa、17 kPa的腔室压力下进行薄膜沉积实验,发现在15.5 kPa、17 kPa的腔室压力下沉积的薄膜在中心区域出现异常生长情况,具体表现为中心存在明显的阶梯式凸起。为揭示薄膜中心出现异常沉积的原因,使用SEM和Raman分析薄膜表面形貌和质量,通过数值模拟进行沉积过程建模计算和分析功率密度和流场分布。结果表明在相同功率下,提高腔室压力,压缩等离子体,因平均自由程较短,扩散能力不足,将导致衬底中心区域比边缘区域更易密集生长,金刚石薄膜中心区域出现明显的阶梯。同时,薄膜整体的生长速率、均匀性、质量均会在超过压力极值后降低。     

脉冲激光沉积法生长Nd:LUVO4薄膜

采用脉冲激光沉积技术在不同温度和氧分压下,在(100)Si片和抛光石英片上生长了一系列(200)面择优取向的Nd:LuVO4薄膜.利用X射线衍射分析了所制备薄膜的成膜情况,认为成膜较为适宜的温度为700℃,氧分压为10Pa.用棱镜耦合法测得了该薄膜的有效折射率为2.0452.利用扫描电镜(SEM)观察了Nd:LuVO4薄膜的表面形貌.     

使用ECR等离子体沉积和刻蚀非晶碳薄膜

用苯作源气体在一个微波电子回旋共振等离子体系统中沉积了含氢非晶碳薄膜,研究了沉积参数对膜的生长速率的影响.为了探索该种薄膜在干刻蚀工艺过程中用作掩膜的可能性,还研究了它在氧等离子体中的刻蚀性能.结果表明非晶碳膜对于氧等离子体具有高的抗刻蚀性,其刻蚀率不仅与刻蚀的过程参量有关,而且决定于膜的沉积条件.