MEMS用Si台面及SiO2/Si衬底上3C-SiC的LPCVD生长

本文报道用在Si台面及热氧化SiO2衬底上3C-SiC薄膜的LPCVD生长,反应生长使用的气体为SiH4和C2H4,载气为H2,采用光学显微镜、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、以及室温Hall测试对所生长的3C—SiC材料进行了测试与分析,结果表明在3C-SiC和SiO2之间没有明显的坑洞形成。     

MgO(100)衬底上生长BaTi2O5薄膜及其性能研究

利用脉冲激光沉积技术,在MgO(100)衬底上生长了BaTi2O5薄膜,探讨了沉积条件(衬底温度和氧分压)对薄膜结构的影响,并对其介电和光学性能进行了研究.结果表明:随衬底温度和氧分压的改变,BaTi2O5薄膜的物相和结晶取向逐渐变化;适宜的脉冲激光沉积工艺为衬底温度950~1000 K、氧分压12.5 Pa,在该条件下获得了b轴方向择优生长的BaTi2O5薄膜;该薄膜具有较高的居里温度(750 K),介电常数达2000,而且在可见光和红外波长范围内具有较高的透过率.     

c轴倾斜CuCr1-xMgxO2(x=0,0.02)薄膜的外延生长

采用脉冲激光沉积技术在0°,5°,10°c轴倾斜α-Al2 O3 (0001)衬底上制备出c轴生长CuCr1-xMgx O2(x=0,0.02)薄膜.用x射线衍射Φ扫描分析薄膜与衬底(000l)晶面的结晶取向关系为＜1100＞ CuCrO2∥＜1120＞α-Al2O3,并进一步通过θ扫描、2θ扫描表征5°和10°c轴倾斜衬底上CuCrO2薄膜与衬底(0006)晶面之间的倾斜角度差值由0.43°增加到1.76°,得到薄膜c轴外延性随衬底倾斜角变大而变差.AFM观察生长在α-A12 O3 (0001)衬J芪上的CuCr1-xMgxO2薄膜为层状形貌,且倾斜衬底上薄膜晶粒尺寸减小,晶界增加.p-T测量曲线表明:相比平直衬底,10°倾斜衬底上CuCrO2薄膜的电阻率略有升高,这是由于倾斜衬底上薄膜结晶质量较差及晶界对载流子散射增强所致,与XRD和AFM结果相一致.     

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.     

采用MOCVD法在p型Si衬底上生长Zn0薄膜

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在p型Si(100)衬底上生长未掺杂的n型ZnO薄膜.在不同的生长温度下,c轴取向ZnO薄膜被生长在Si衬底上,生长所采用的锌源为二乙基锌(DEZn),氧源为氧气(O2).通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和荧光光(PL)谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明温度为610℃时生长的ZnO薄膜显示最好的结构和光学特性.此外,所生长n-ZnO/p-Si异质结的I-V特性曲线都表现明显的整流特性,且反向漏电流很小.在620℃生长的异质结的漏电流相对最大,大于在其它温度下生长的异质结的漏电流.     

Si和6H-SiC衬底上β-FeSi2薄膜的制备

以6H-SiC (0001) Si面和Si(100)为衬底,采用磁控溅射Fe-Si合金靶和Si靶两靶共溅射的方法,并经过后续的快速退火成功制备了β-FeSi2薄膜.通过X射线衍射(XRD)、拉曼(RAMAN)和电子扫描电镜(SEM)研究了不同衬底对薄膜生长过程的影响.结果表明:与Si衬底不同,6H-SiC为衬底所生长的FeSix薄膜与衬底之间很难产生相互扩散,导致薄膜中的Si原子主要来源于靶材.同时分析不同退火温度对6H-SiC衬底和Si衬底上的FeSix薄膜的影响,并相比较.结果表明:不同衬底Si(100)和6H-SiC (0001) Si面所生长的薄膜经900℃退火时皆完全转化为多晶β-FeSi2相,其择优取向皆为(220)/(202),且随温度从500℃到900℃的不断上升,(220)/(202)衍射峰的强度增强,半高宽变小,得到900℃下的半高宽为0.33°.     

不同氧压下脉冲激光沉积LiCoO2薄膜的研究

使用脉冲激光沉积(PLD)法,在不同的氧压下制备了锂离子二次电池正极材料LiCoO2的薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等分析测试方法,对沉积的薄膜进行了晶体结构和表面形貌的分析.结果显示,氧压达到正常标准时(加Pa),LiCoO:薄膜具有明显的c轴择优取向,同时薄膜的晶粒尺寸更为均匀,表面更为光滑.而氧压较低(1 Pa)时,薄膜表现为随机取向.这些结果表明,PLD方法制备LiCoO2薄膜时应该充分考虑腔体气压对等离子体的散射作用以提高薄膜表面的质量.     

脉冲重复频率对脉冲激光沉积薄膜的生长过程的影响

脉冲重复频率在脉冲激光沉积技术中起重要的作用,影响最终的薄膜材料的性能.利用动力学蒙特卡罗方法,我们研究了脉冲激光沉积技术中,在不同脉冲重复频率条件下的薄膜生长的初期阶段.模拟结果显示,在低脉冲频率时,前后脉冲之间的间隔时间较长,生长岛有足够的时间熟化.因此,生长岛的密度会比较小且岛的形貌比较规则.而当脉冲重复频率增大时,岛的密度则随之增加,岛呈现出松散的或者枝杈状的形貌.另外,脉冲占空比也就是沉积时间在一定程度上也会对岛的凝聚过程有影响.最后我们将模拟结果与实验结果进行了对比和讨论.     

SiC衬底上β-Ga2O3薄膜生长及p-SiC/n-β-Ga2O3异质结光伏特性

本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术在p型4H-SiC衬底上,制备出沿(403)择优生长的β-Ga₂O₃薄膜。结果表明,衬底生长温度对β-Ga₂O₃薄膜的形貌、结构、组分,以及生长机理都有重要影响。当生长温度由300 ℃升高至500 ℃时,薄膜结晶质量随生长温度升高而提高,当温度进一步升高到600 ℃时,薄膜结晶质量变差,这是由于在相对低温(500 ℃以下)阶段,生长温度越高,沉积在衬底上原子的动能越大,越容易迁移,使得β-Ga₂O₃薄膜主要按照二维生长模式进行生长,薄膜结晶质量提高,表现为随着生长温度升高,粗糙度降低。但当温度上升到600 ℃时,由于4H-SiC衬底和β-Ga₂O₃薄膜之间的热膨胀系数存在差异,导致薄膜生长由主要以二维生长模式向三维岛状演变。基于p-4H-SiC/n-β-Ga₂O₃构筑的异质结太阳电池,其标准测试条件下光电转换效率达到3.43%。     

SiO2阻挡层对电子束沉积法生长高迁移率IWO薄膜性能的影响

利用电子束沉积技术在玻璃衬底上制备了IWO( In2O3∶WO3)薄膜和SiO2缓冲层,并将SiO2缓冲层对IWO薄膜性能的影响作了探究.SiO2缓冲层在室温生长.SIMS测试表明:SiO2缓冲层能有效阻挡浮法玻璃中的杂质进入到IWO薄膜.实验获得的具有SiO2阻挡层的IWO薄膜的电子迁移率μ～54.5 cm2·V-1·s-1,电阻率p ～5.86×10-4Ω,cm,电子载流子浓度n～ 1.95×1020 cm-3,400～1600nm砌光谱区域内的平均透过率～76;.     

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.     

KTiOAsO4 Thin Films Prepared by Pulsed Laser Deposition

A pulsed Nd:YAG Laser was used to evaporate solid targets of KTiOAsO₄ (KTA) at power densities of 0.6 to 2.0x10⁹ W/cm². KTA thin films were deposited on glass, Si (100). After proper annealing treatment, single phase, (orthorh-ombic) polycrystalline KTA thin films were obtained. Some propitious of these thin films were also examined.     

衬底温度对PLD方法制备的ZnO薄膜的光学和电学特性的影响

利用脉冲激光沉积法(PLD)在c面蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜并对其进行了X射线衍射(XRD)、反射式高能电子衍射(RHEED)、光致发光(PL)谱和霍尔(Hall)测试.RHEED和XRD分析表明,温度在350℃至550℃之间时,ZnO薄膜的结晶质量随着衬底温度的升高而提高,当衬底温度进一步升高后,ZnO薄膜的结晶质量开始下降.四个样品中,衬底温度为550℃的样品具有最清晰的规则点状RHEED图像和半高宽最窄的(0002)衍射峰.PL谱和Hall测量的结果表明,衬底温度为550℃的样品还具有最好的发光性质和最大的霍尔迁移率.     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。     

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。     

衬底温度对Ba2FeMoO6薄膜生长的影响及磁性质研究

利用自制的Ba2 FeMoO6陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积技术,在钛酸锶SrTiO3 (100)衬底上,于衬底温度分别为700℃、800℃、900℃下制备出了厚度为100 nm的双钙钛矿型氧化物Ba2 FeMoO6薄膜.分别采用XRD、AFM和VSM表征了样品的结构、表面形貌和磁性质.结果表明,在衬底温度为900℃时沿c轴择优取向生长效果最佳、成膜质量最好,从生长过程角度解释了原因;样品M-H曲线表明在衬底温度不同时生长出的各样品均具有铁磁性,其磁性随衬底温度的升高而增加,分子饱和磁矩在700℃到800℃时变化显著,在800℃到900℃时变化不是很大.