准自由支撑铝薄膜中有序表面结构的自组织生长

利用真空热蒸发方法在液体基底表面成功制备出具有自由支撑边界条件的金属铝薄膜系统，研究了薄膜中自发形成的自边界向内部区域逐渐生长而呈带状分布的有序表面结构.该有序结构的形成与薄膜厚度、沉积速率和真空环境中的生长时间等实验参数密切相关，其形成过程可用一个三阶段生长模型来描述.实验证明此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铝原子及原子团簇在液体表面自由扩散凝聚所致.进一步的理论研究表明：基于特征的边界条件和固液相互作用，该自由支撑铝薄膜系统中包含了丰富的正弦形内应力分布，各种具有不同振幅和频率的正弦形内应力的合成可形成矩形状畴块和带状有序结构. 关键词： 液体基底 铝薄膜 自组织生长 有序结构     

液体基底表面金薄膜中的有序结构和自组装现象

研究了沉积在液体基底（硅油）表面金薄膜中的带状有序结构和自组装现象.实验结果表明：在一定条件下，生长在硅油表面的金薄膜中可形成一种特征的有序结构，它是由近似矩形状的畴块拼接而成的；相邻畴块的长度近似相等，但宽度一般不同，因而具有特征长度为101—102μm数量级的准周期结构.进一步的实验发现：此类带状有序结构是由薄膜中特征内应力所引起的物质相互挤压而形成的.另外，对此类具有近似自由支撑边界条件的薄膜中的内应力形成机理进行了研究. 关键词： 薄膜 有序结构 内应力 自组装     

沉积在液相基底表面磁性薄膜的形成机理和特性研究

采用气相沉积方法在硅油基底表面成功制备了一种具有近似自由支撑的新型铁薄膜系统，并研究了其生长机制、内应力分布以及低温磁特性．实验发现，此类铁薄膜的生长机制与沉积在液相基底表面非磁性薄膜的情况类似，即服从二阶段生长模型．在固定基底温度的条件下，当沉积速率较小时，可制得近似透明的连续铁薄膜，薄膜中呈现明显的特征尺寸达10^2μm数量级的带状准周期有序结构，它是由铁薄膜样品中内应力释放时所引起的薄膜板块间相互挤压而逐渐形成的．当沉积速率较大时，制得的连续铁薄膜呈金属色．实验发现，在临界温度Tc=10—15K附近，具有金属色的铁薄膜样品的矫顽力Hc有一明显的极大值峰．研究表明，这一奇异的矫顽力特性与液相基底表面铁薄膜中的原子团簇尺寸分布、无序的薄膜表面磁各向异性以及团簇间的磁性相互作用等因素有关．     

不稳定液体基底上溅射金属Ag薄膜的非平衡生长

本文研究了不稳定液体基底上溅射金属薄膜的非平衡生长现象。实验发现：此类薄膜的生长速率不再是常数，与基底温度、表面覆盖率密切相关；薄膜的表面形貌受到了基底温度、溅射功率、固体-液体界面性质等因素的复杂影响。分析表明：生长界面的表面张力及其各向异性对薄膜生长过程起着重要的作用。     

封面说明

采用气相沉积方法在液相基底表面成功制备了一种具有近似自由支撑的新型铁薄膜系统．该薄膜的生长机制服从所谓的二阶段生长模型：沉积铁原子在液相基底表面首先成核并凝聚成准圆形原子团簇；然后这些原子团簇在液体表面做无规扩散和旋转运动，从而形成分枝状凝聚体(上图)，并随着薄膜名义厚度的增加，分枝状凝聚体逐渐相互连接成网状薄膜，     

带电液体基底表面银原子的凝聚和扩散行为

研究了沉积在带电液体基底(硅油)表面的银原子的凝聚以及扩散行为.先采用热阴极电子发射方法使液体基底表面均匀带电,然后用蒸发沉积方法将银原子沉积到带电的液体基底表面.实验发现:被沉积的银原子首先凝聚成直径约为12μm的准圆形团簇,然后由于库仑排斥力作用而相互离散,所有团簇均向基底的四周边缘漂移;基底表面的团簇数密度n随时间t指数衰减,衰减时间常量Of≈11×10-4s-1;两团簇相互离散的相对平均速率V与它们之间的相对距离L在统计意义上成正比,即V=HL,其中沉积刚结束时常量H≈29×10-4s-1,然后随扩散时间t而逐渐趋于零.分析表明:由于带电银原子团簇的扩散运动,使基底表面的电荷重新分布,基底表面的电场随时间逐渐趋向于处处均匀 关键词： 薄膜 扩散 凝聚     

液相基底温度对沉积银原子及其团簇凝聚过程的影响

研究了沉积银原子及其团簇在液相基底(硅油)表面的凝聚过程随基底温度的变化关系.实验结果表明:当硅油基底温度升高时,沉积银原子及其团簇的凝聚过程仍基本符合二阶段生长模型; 样品具有明显的边缘效应,在样品中心区域,凝聚体的覆盖率比边缘的相应值小,样品中心区域的凝聚体覆盖率先随薄膜名义厚度的增加迅速增大,然后逐渐趋于饱和,覆盖率趋于饱和时的膜厚值随基底温度的升高而降低; 对于一定的薄膜名义厚度,硅油基底温度越高,中心区域的凝聚体覆盖率越小.银原子凝聚体的分枝平均长度随基底温度的演化过程也具有类似的规律.对沉积银 关键词： 薄膜 液相基底 分枝状凝聚体 生长模型     

无序杂质区域对沉积在胶体基底表面的金原子凝聚体分形结构的影响

由于受基底表面无规分布杂质的影响,沉积在熔融玻璃基底表面的金原子凝聚形成了具有特殊结构的分形凝聚体.根据这一实验结果,建立了各向异性的团簇团簇凝聚模型,对此类胶体基底表面的金原子分枝状凝聚体的生长过程进行了计算机模拟,研究了无规分布的杂质区域对凝聚体各种参数的影响,其结果与实验相符合 关键词： 薄膜生长 MonteCarlo模拟 分形     

替位杂质对低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用影响的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，通过分子动力学方法模拟了低能Pt原子与Cu，Ag，Au，Ni，Pd替位掺杂Pt(111)表面的相互作用过程，系统研究了替位原子对表面吸附原子产额、溅射产额和空位缺陷产额的影响规律，分析了低能沉积过程中沉积原子与基体表面的相互作用机理以及替位原子的作用及其影响规律.研究结果显示：替位原子的存在不仅影响着沉积能量较低时的表面吸附原子的产额与空间分布，而且对沉积能量较高时的低能表面溅射过程和基体表面空位的形成产生重要影响.替位原子导致的表面吸附原子产额、表面原子溅射以及空位形 关键词： 分子动力学 低能粒子 替位掺杂 表面原子产额 溅射 空位     

沉积工艺对二氧化锆薄膜生长特性影响的研究

利用反应离子束溅射、反应磁控溅射和电子束蒸发在K9基底上沉积ZrO2薄膜，并用原子力显微镜对薄膜表面形貌进行测量。通过数值相关运算，对不同工艺条件下薄膜生长界面进行定量描述，得到了薄膜表面的粗糙度指数、横向相关长度、标准偏差粗糙度等参量。由于沉积条件的不同，薄膜生长具有不同的动力学过程。在反应离子束溅射和反应磁控溅射沉积薄膜过程中，薄膜生长动力学行为均可用Kuramoto-Sivashinsky方程来描述，电子束蒸发制备薄膜的过程可以用Mullins扩散模型来描述，并发现在沉积薄膜过程中基底温度和沉积过程的稳定性对薄膜表面特征影响很大。     

Buckle morphologies of wedge-shaped Fe films quenched by silicone oil during deposition

A characteristic wedge-shaped iron (Fe) film system, deposited on glass substrates by a DC-magnetron sputtering method and quenched by silicone oil during deposition, has been successfully fabricated. Telephone cord buckles induced by residual compressive stress can be widely observed in the samples. They are shown to nucleate and grow slowly in the atmosphere, but propagate rapidly after disturbance of the film by an external force. Various buckling phenomena, such as generation of disordered telephone cord networks on a isotropic substrate, formation of parallel wavy buckle and circular blister lines on a patterned substrate, partial healing of buckling by pushing the film back to the substrate during the propagation process, occurrence of straight-sided blisters near a step edge, are present in this paper.     

FTIR法研究BCN薄膜的内应力

采用射频磁控溅射技术,用六角氮化硼和石墨为溅射靶,以氩气(Ar)和氮气(N₂)为工作气体,在Si(100)衬底上制备出硼碳氮(BCN)薄膜。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)考察了不同沉积参数(溅射功率为80～130 W、衬底温度为300～500 ℃、沉积时间为1～4 h)条件下制备的薄膜样品。实验结果表明,所制备薄膜均实现了原子级化合。并且沉积参数对BCN薄膜的生长和内应力有很大影响,适当改变沉积参数能有效释放BCN薄膜的内应力。在固定其他条件只改变一个沉积参数的情况下,得到制备具有较小内应力的硼碳氮薄膜的最佳沉积条件：溅射功率为80 W、衬底温度为400 ℃、沉积时间为2 h。     

Growth mechanism and stress relief patterns of Ni films deposited on silicone oil surfaces

The growth mechanism and stress relief patterns of nickel (Ni) films, deposited on silicone oil surfaces by a thermal evaporation method, have been studied systematically. Our experiment shows that the growth mechanism of the Ni films approximately obeys a two-stage growth model. Characteristic cracks with sinusoidal appearance resulted from the internal stress can be frequently observed in the continuous Ni films after the samples are removed from the vacuum chamber. Several crack modes including the regularly sinusoidal cracks, zigzag cracks, attenuation cracks and self-similar cracks are described and analyzed by using the general theory of buckling of plates in detail. The internal stress and propagating velocity of the sinusoidal cracks are also discussed in this paper.     

溅射功率对直流磁控溅射Ti膜结构的影响

 采用直流磁控溅射方法制备了纯Ti膜,研究了不同功率下Ti膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其应力进行了研究。研究表明：薄膜的沉积速率随溅射功率的增加而增加,当溅射功率为20 W时,原子力显微镜(AFM)图像显示Ti膜光洁、致密,均方根粗糙度最小可达0.9 nm。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的晶体结构为六方晶型,Ti膜应力先随溅射功率增大而增大,在60 W时达到最大值（为945.1 MPa）,之后随溅射功率的增大有所减小。     

Formation mechanism of ordered stress-relief patterns in a free sustained Cu film system

A nearly free sustained copper （Cu） film system has been successfully fabricated by thermal evaporation deposition of Cu atoms on silicone oil surfaces, and a characteristic ordered pattern has been systematically studied. The ordered pattern, namely, band, is composed of a large number of parallel key-formed domains with different width w but nearly uniform length L; its characteristic values of w and L are very susceptible to the growth period, deposition rate and nominal film thickness. The formation mechanism of the ordered patterns is well explained in terms of the relaxation of the internal stress in the films, which is related to the nearly zero adhesion of the solid-liquid interface. By using a two-time deposition method, it is confirmed that the ordered patterns really form in the vacuum chamber.     

溅射功率对Mo薄膜微结构和性能的影响

 实验采用直流磁控溅射沉积技术在不同溅射功率下制备Mo膜,研究了不同溅射功率下Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其晶粒尺寸和应力进行了研究。利用原子力显微镜观察样品的表面形貌发现随着溅射功率的增加,薄膜表面粗糙度逐渐增大。X射线衍射分析表明薄膜呈立方多晶结构,晶粒尺寸为14.1～17.9 nm;应力先随溅射功率的增大而增大,在40 W时达到最大值(2.383 GPa),后随溅射功率的增大有所减小。     

玉米蛋白质基底上射频磁控溅射法制备ZnO薄膜

采用射频磁控溅射方法在蛋白质基底上成功地制备了ZnO薄膜,研究了不同靶基距、氩氧比和溅射功率条件对ZnO薄膜性质的影响。结果表明,较小的靶基距有助于ZnO薄膜的c轴择优取向生长。我们还发现,沉积于玉米蛋白质基底的ZnO薄膜存在不同程度的张应力,当Ar/（Ar+O₂）为0.7时,ZnO薄膜内的张应力最小。ZnO近带边发光峰有不同程度的红移,我们认为,这是由于晶界势垒和氧空位V_o造成的。随着溅射功率的增大,薄膜生长速率显著加快,晶粒尺寸增大,ZnO的近带边发光峰位逐渐趋向于理论值。     

相变光盘介电薄膜ZnS-SiO2 的微结构和光学特性

采用射频磁控溅射法制备了ZnS-SiO₂ 介电薄膜,利用透射电镜和椭偏仪研究了溅射条件对ZnS-SiO₂薄膜微结构和折射率n的影响.研究表明,ZnS-SiO₂薄膜中存在微小晶粒,大小为2～10 nm的ZnS颗粒分布在SiO₂基体中,当溅射功率和溅射气压变化时,ZnS-SiO₂薄膜的微结构和折射率n发生显著变化,微结构的变化是导致折射率n变化的主要原因,通过优化溅射条件可以制备适用于相变光盘的高质量ZnS-SiO₂介电薄膜.     

常温溅射DLC膜的工艺研究

常温下,采用磁控溅射技术成功地在Ge基底上制备了类金刚石膜,并研究了溅射功率、碳氢气体与氩气流量比、溅射频率、基底负偏压等工艺参数对类金刚石膜沉积速率的影响和薄膜的光学性能。结果表明：溅射功率、溅射频率、碳氢气体与氩气流量比对沉积速率有显著的影响。沉积速率随着溅射功率的增大而增大,随着溅射频率的减小而增大。随着碳氢气体与氩气流量比、基底负偏压的增大沉积速率先增大后降低。制备的类金刚石膜具有较宽的光谱透明区,Ge基底单面沉积的类金刚石膜其峰值透过率最高达到63．99％。