在多晶Al2O3衬底上化学气相沉积MgB2超导薄膜

报道了制备MgB2超导薄膜的一种新方法和测量结果，MgB2超导薄膜的制备采用的是两步异位退火方法，但在现有报道的方法不同的是，制备硼（B）先驱膜采用的是化学气相沉积方法，在460℃温度下热分解乙硼烷（B2H6）沉积的，然后镁（Mg）蒸气中分别在730℃、780℃和830℃条件下退火，生成MgB2超导薄膜，扫描电子显微镜观察表明制备薄膜是多晶的，MgB2晶料小于2μm。X衍射分析发现所生长的薄膜是随机取向的。800℃条件下退火生成的MgB2超导薄膜起始转变温度和零电阻温度分别达到35K和24K，结果表明，采用B2H6热分解化学气相沉积B先驱膜的方法在优化的沉积条件和退火条件下可制备高质量的MgB2超导薄膜，我们这种化学气相沉积MgB2超导薄膜方法在大面积的MgB2超导薄膜制备方面较脉冲激光沉积方法具有优势，并且与现有的半导体工艺技术相兼容，有利用实现MgB2超导薄膜在电子器件方面的应用。     

Yb掺杂对Er/Yb共掺Al2O3薄膜光致荧光性能的影响

采用反应射频磁控溅射技术,通过调整溅射靶面上金属Er和Yb的面积比例制备出了不同Yb含量的Er／Yb共掺Al2O3薄膜,重点探讨了薄膜制备过程中Er、Yb成分比例控制的可靠性及Yb的掺杂浓度对Er／Yb共掺Al2O3薄膜室温光致荧光谱强度及峰型的影响。利用卢瑟福背散射谱(RBS)和电子能谱(EDX)对薄膜成分进行的分析表明：薄膜中Er、Yb成分的比例与实际的Er、Yb靶面积比基本一致。薄膜经过1000℃退火2h的室温光致发光谱表明：Yb掺杂显著提高了薄膜的光致荧光强度,当Yb／Er靶面积比为4：1时,光致荧光强度和半峰全宽最大。研究结果表明：对于Al2O3薄膜,合适的Yb／Er浓度,不仅可以显著改善薄膜的发光效率,而且可以增加频带带宽。     

衬底温度对Al/Zn_3N_2薄膜制备的影响

运用等离子体发射光谱,分析衬底温度对氮化锌薄膜制备过程中各等离子体活性基团的影响,随着温度升高,N*2第一正系B3Πg→A3Σ+u,N*2第二正系C3Πu→B3Πg,N+*2第一负系B2Σ+u→X2Σ+g,Zn*以及Zn+*活性基团等离子体发射光谱特征谱线强度逐渐增强;由于衬底温度升高,腔室中各离子动能增加,使得碰撞电离加剧,导致N*2,N+*2,Zn*以及Zn+*活性基团的等离子体离子密度增加;等离子体发射光谱分析结果表明衬底温度在一定范围内升高有利于氮化锌薄膜生长。采用离子源辅助磁控溅射技术在Al薄膜上制备Zn3N2薄膜;X射线衍射图谱(XRD)分析结果表明:室温下,反应生长出单一择优取向面(321)氮化锌薄膜;随着温度的升高,在Al膜上反应生长的氮化锌薄膜择优取向面逐渐丰富,出现(222),(400),(600),(411),(332),(431)以及(622)择优取向面,体现出随着衬底温度的升高,薄膜的结晶度逐渐增加。XP-1台阶仪分析的结果表明,随着衬底温度的升高,氮化锌薄膜的沉积率逐渐增大。场效应扫描电子显微镜(SEM)图表明氮化锌薄膜晶粒尺寸随着衬底温度的升高逐渐变小,表面结构更加致密,晶粒排列更加有序;SEM断面扫描显示Al膜和氮化锌薄膜结合非常紧密。衬底温度影响薄膜性能实验分析结果与等离子体发射光谱分析的结果基本一致,体现出等离子体发射光谱了解等离子体内在特性的有效、快捷性。     

Al2O3杂化聚酰亚胺薄膜Al含量测试方法研究

无机粒子杂化聚酰亚胺(PI)薄膜具有优良的耐电晕特性,广泛用于变频电机中,文章首先用偶联剂处理过的超细氧化铝粉掺杂聚酰胺酸(PAA)制备了不同氧化铝含量的聚酰亚胺杂化膜.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)、重量法、热失重(TG/空气气氛)等测试方法对制备的不同Al2O3含量杂化聚酰亚胺薄膜的无机成分进行了定性和定量分析.结果表明:FTIR和XPS能很好地对杂化膜进行定性分析,FTIR主要对材料的结构进行分析从而推断出其可能的成分,而XPS则主要得到材料所含各元素信息,它具有操作简单,重复性好等优点;通过研究内层电子结合能及其氧化态的变化,XPS可以鉴别元素种类和价态、测定元素的相对含量.XPS和TG的实测值和理论值相差较大,相对标准偏差(RSD)很大,其中,XPS的RSD值大于5.0%,而TG的RSD值也都大于2.0%,只能对杂化膜进行半定量分析.而ICP和重量法的实测值和理论值相差较小且相对标准偏差(RSD)很小,它们的RSD)值均小于1.0%,能进行精确的定量分析,其中重量法的实测值最接近理论值,但只能用于单一无机组分的分析;而ICP法最精确且可以对多无机组分的复合物进行分析,它有简便、快速、灵敏度高、准确性好、可多元素同时测定,且对环境污染小等优点.由上面的结论可以得到一种分析复合材料中的无机成分的方法:首先,用FTIR和XPS对复合材料进行定性分析;然后,以XPS半定量分析结果作为参考,用重量法(单一组分)和ICP法对复合材料进行精确的定量分析.     

退火温度对Er/Yb共掺Al2O3薄膜的光致荧光光谱的影响

通过对不同退火条件下Er/Yb共掺Al2O3薄膜光致荧光(PL)光谱的系统分析,研究了高Er/Yb掺杂浓度所导致的晶体场变化对薄膜PL光谱的影响,并结合薄膜结构分析,探讨了Al2O3薄膜的结晶状态在Er3+激活、PL光谱宽化中的作用及可能的物理机理.研究结果表明:退火处理所导致的Er3+ PL光谱的变化与薄膜的微观状态之间有着密切的联系.在600-750℃范围内,薄膜呈非晶态结构,薄膜荧光强度的增加主要是薄膜内缺陷减少所致;在800-900℃范围内,γ-Al2O3相的出现是导致荧光强度明显增加的主要原因;当退火温度为1000℃时,Er,Yb的大量析出致使荧光强度的急剧下降.此外,对PL光谱线形分析表明,各子能级跃迁的相对强度变化是导致荧光光谱宽化的主要因素.     

镱铒共掺Al2O3薄膜激光退火研究

讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。     

冲击载荷下Al2O3陶瓷的失效与破碎特性

作为典型的脆性材料,陶瓷对变形具有高度敏感性,在强动载荷下具有完全不同于延性金属材料的损伤、破坏行为等力学响应特性。采用分离式霍普金森杆测试系统对Al_2O_3陶瓷进行了冲击加载试验,获得了陶瓷的动态抗拉/压力学性能,以及材料破碎特性随应变率的变化关系。利用能量守恒和动力学的理论方法,对脆性陶瓷材料在不同应变率下的力学特性和碎片尺度进行了深入研究。结果表明:在冲击载荷作用下,Al_2O_3陶瓷的抗拉和抗压强度均与应变率呈正相关。Al_2O_3陶瓷试样在一维应力波作用下的破碎颗粒尺寸差异较大,随着加载应变率的增加,破碎的陶瓷颗粒总数增大,颗粒平均粒径减小,应力集中的影响逐渐减弱。采用DID模型模拟的脆性材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型源于韧性材料的推广,与实验结果的偏差较大。     

基于中频溅射的掺铒Al2O3薄膜的光致发光特性

利用中频磁控溅射方法沉积制备了掺铒Al2O3薄膜,室温下测量了薄膜在1535nm波长处的光致发光光谱和抽运功率、掺铒浓度、退火温度对光致发光光谱强度的影响。结果表明,在真空气压为2×10-1Pa,氩气流量为70cm3/s,氧气流量为25～45cm3/s的条件下,最佳掺铒浓度为1.0at%,最佳退火温度为850℃。     

镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430 μm~1.630 μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为：掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍;确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势;单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.     

Mg,Ti共掺Al2O3透明多晶陶瓷光谱性能研究

采用传统无压烧结工艺制备Mg,Ti共掺透明氧化铝陶瓷,测定了其吸收光谱、荧光光谱和激发光谱,结果表明,由于Mg2+的电荷补偿,当Ti掺入量较小时,Ti主要以Ti4+形式存在,(Mg,Ti):Al2O3透明陶瓷只在250nm的紫外波段有吸收峰,为O2-→Ti4+的电荷转移跃迁产生的吸收,并产生Ti4+离子在280-290nm和410-420nm的荧光发射峰;当Ti掺入量较大时,氧化铝透明陶瓷除了存在Ti4+的吸收峰,还表现出Ti3+离子490nm的特征吸收峰,即2T2→2E跃迁产生的宽带吸收,Ti3+离子的发射谱线与Ti:Al2O3单晶的相吻合.     

掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析

在不同实验条件下，用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术在Si基体上制备了S掺杂和B-S共掺杂CVD金刚石薄膜，利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪研究掺杂对CVD金刚石薄膜的应力影响.研究结果发现，随着S掺杂浓度的增加，薄膜中sp²杂化碳含量和缺陷增多，CVD金刚石薄膜压应力增加；小尺寸的B原子与大尺寸的S原子共掺杂时，微量B的加入改变了CVD金刚石薄膜的应力状态，共掺杂形成B-S复合体进入金刚石晶体后降低金刚石晶体的晶格畸变程度，减少S原子在晶界上偏聚数量和晶体中非金刚石结构相含量，降低由于杂质、缺陷及sp²杂化碳含量产生的晶格畸变和薄膜压应力，提高晶格完整性. 关键词： 金刚石薄膜 掺杂 应力     

磷离子注入纳米金刚石薄膜的n型导电性能与微结构研究

系统研究了磷离子注入并在不同温度退火后的纳米金刚石薄膜的微结构和电学性能.研究表明,当退火温度达到800 ℃以上时,薄膜呈良好的n型电导.Raman光谱和电子顺磁共振谱的结果表明,薄膜中金刚石相含量越高和完整性越好,薄膜电阻率越低. 这说明纳米金刚石晶粒为薄膜提供了电导.1000 ℃退火后,薄膜晶界中的非晶石墨相有序度提高,碳悬键数量降低,薄膜电阻率升高.薄膜导电机理为磷离子注入的纳米金刚石晶粒提供了n型电导,非晶碳晶界为其电导提供了传输路径. 关键词： 纳米金刚石薄膜 n型 磷离子注入     

Electrical and structural properties of diamond films implanted by various doses of oxygen ions

Oxygen-doped diamond films are prepared by implanting various dose oxygen ions into the diamond films synthesized by hot filament chemical vapour deposition, and their electrical and structural properties are investigated. Hall effect measurements show that lower dose oxygen ion implantation is beneficial to preparing n-type diamonds. The carrier concentration increases with the dose increasing, indicating that oxygen ions supply electrons to the diamonds. The results of AES spectrum indicate that oxygen ions are doped into the diamond films, and the O-implanted depth is around 0.1μm. Raman spectrum measurements indicate that the lower dose oxygen ion implantation at 10¹⁴cm^-2 or 10¹⁵cm^-2 is favourable for producing less damaged O-doped diamond films.     

氧离子注入微晶金刚石薄膜的微结构与光电性能研究

本文系统研究了氧离子注入剂量和退火温度对含有Si-V发光中 心的微晶金刚石薄膜的微结构和光电性能的影响. 结果表明, 氧离子注入并在较高温度退火有利于提高薄膜中Si-V中心的发光强度. 当氧离子注入剂量从10¹⁴ cm^-2增加到10¹⁵ cm^-2时, 薄膜中Si-V发光强度增强. Hall效应测试结果表明退火后薄膜的面电阻率降低. 不同温度退火时, 氧离子注入薄膜的Si-V发光强度较强时, 薄膜的面电阻率增加, 说明Si-V发光中心不利于提高薄膜的导电性能. Raman光谱测试结果表明, 薄膜中缺陷数量的增多会增强Si-V的发光强度, 而降低薄膜的导电性能. 关键词： 金刚石薄膜 氧离子注入 电学性能 Si-V缺陷     

氧离子注入纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能研究

在纳米金刚石薄膜中注入剂量为1012cm-2的氧离子,并进行700,800,900和1000?C的真空退火处理,系统研究薄膜的微结构和电化学性能结果表明,氧离子注入未退火(O120)和氧离子注入1000?C退火(O121000)电极的电势窗口分别为4.60 V和3.61 V,远大于其他电极的电势窗口,并且这两个样品的电极传质效率较高,说明氧离子注入和高温退火有利于提高电极的传质效率.红外光谱测试表明,样品O120和O121000的表面没有碳氢基团终止层,而其他样品均含有氢终止层,说明氧离子注入和高温退火破坏了薄膜表面含碳氢基团的氢终止层,提高了薄膜的电化学性能Raman光谱测试结果表明,金刚石含量较高、内应力较小和非晶石墨相无序化程度较大的样品具有较好的电化学性能;并且薄膜晶界处的非晶碳的团簇数量或者尺寸减小,样品的电化学性能提高.     

掺硅类金刚石膜的制备与力学性能研究

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现：当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的硬度相比,基本保持不变;当硅含量小于6.7at.％时薄膜的摩擦系数相对于未掺杂的类金刚石薄膜也保持不变,为0.15.当薄膜中硅含量继续增加时,薄膜中C—Si键的含量增多,导致薄膜硬度和应力都有较大幅度地减小、摩擦系数增大、磨损性能也变差了. 关键词： 类金刚石膜 掺硅 应力 硬度     

热丝辅助双偏压氢等离子体制造金刚石锥状表面研究

利用热丝辅助双偏压氢等离子体对化学气相沉积金刚石薄膜进行了纳米尺度上的表面改装,制造出锥状金刚石列阵.金刚石薄膜内在的柱状结构使氢离子在刻蚀薄膜时产生非均匀的刻蚀速率,对锥状表面的形成起着重要作用.另一方面,溅射出的含碳粒子会发生二次沉积,最终的特征表面形貌取决于刻蚀与含碳基团再沉积之间的相互竞争.栅极的使用影响基底区域放电的伏安特性,改变栅极电流可以对形成的金刚石特征表面结构进行有效调节.在处理过程中少量掺入甲烷,提高了金刚石表面附近的含碳基团浓度,促进二次成核,进而诱发均匀分布的锥状列阵. 关键词： 等离子体 表面 金刚石薄膜     

Secondary electron emission of sputtered alumina films

Secondary electron emission yieldδ was measured for thin films of alumina prepared byrf sputtering technique. Single pulse method was used along with 4-gridleed optics system to determineδ. Maximum value of 4·3 was obtained at primary energy of 350 eV. The Dionne’s theory was used to analyse the results and the emission probability escape depth and absorption coefficient of secondaries were also estimated. Fairly good correlation is observed between experimental and theoretical values ofδ for beam energies upto 1 keV.     

金刚石薄膜电致发光研究

报道了金刚石薄膜电致发光现象.为进一步提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,分别采用了硼氮双掺杂法和稀土掺杂法制备出了金刚石薄膜电致发光器件,并采用低电容率的本征金刚石薄膜和氧化硅薄膜为绝缘层的夹层式器件结构.研究结果显示:采用稀土铈掺杂可以有效地提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,其蓝区最大电致发光强度可达3.5 cd/m2;采用低电容率绝缘膜的夹层式结构,能有效地提高电子进入发光层时的能量,并有助于提高器件发光的稳定性和发光寿命.