高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

乙醇热液合成羟基磷灰石粉末的X射线衍射和拉曼光谱分析

为探索热液条件下羟基磷灰石的结晶特点,以氢氧化钙和磷酸中和反应所获沉淀为前驱物,以乙醇为介质在85、100、140℃进行了醇热反应实验。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对实验样品进行了表征。结果表明,醇热反应能获得结晶良好的羟基磷灰石纳米晶,升高反应温度和延长反应时间有利于羟基磷灰石HAP晶相的生成和晶粒度长大,其中反应温度对产物的晶体结构影响明显。不同反应条件获得的样品的拉曼光谱差异较大,随着反应温度的提高,拉曼光谱先出现PO4四面体的对称伸缩振动,再出现PO4四面体的反对称伸缩振动,最后出现PO4四面体变角振动。     

强流脉冲电子束诱发纯镍表层纳米结构的形成机制

利用强流脉冲电子束（HCPEB）技术对多晶纯镍进行了表面处理,并采用扫描电镜和透射电镜对强流脉冲电子束诱发的表面及亚表面的微观组织结构进行了分析.实验结果表明,HCPEB辐照后表面熔化,形成了深度约为2 μm的重熔层,快速的凝固使重熔层中形成晶粒尺寸约为80 nm的纳米结构.位于轰击表面下方5—15 μm深度范围内强烈塑性变形引起的位错墙和其内部的亚位错墙结构是该区域的主要结构特征.这些缺陷结构通过互相交割细化晶粒,最终导致尺寸约为10 nm的纳米晶粒的形成. 关键词： 强流脉冲电子束 纳米结构 多晶纯镍 位错墙     

钙钛矿薄膜气相制备的晶粒尺寸优化及高效光伏转换

钙钛矿薄膜的气相制备是一种极具潜力的工业化生产工艺,但薄膜的质量控制目前远落后于溶液制备法.本文通过建立PbI_2薄膜向钙钛矿薄膜完全转化过程中反应时间、晶粒尺寸与温度的关系,实现了薄膜的质量优化及大面积钙钛矿薄膜的制备,将薄膜的平均晶粒粒径从0.42μm优化到0.81μm.基于空间电荷限制电流模型对缺陷密度的研究显示,钙钛矿薄膜的缺陷密度由5.90×10~(16)cm~(–3)降低到2.66×10~(16)cm~(–3).光伏器件(FTO/TiO_2/C_(60)/MAPbI_3/spiro-OMeTAD/Au结构)测试显示,面积为0.045cm~2器件的平均光电转换效率从14.00%提升到17.42%,最佳光电转换效率达到17.80%,迟滞因子减小至4.04%.同时,基于180℃制备的1cm~2器件的光电转换效率达到13.17%.     

前驱体和退火温度对Nd2O3薄膜组分影响的定量研究

采用Nd(thd)₃和O₃作为反应前驱体, 利用先进的原子层淀积方法在P型硅(100)衬底上制备了超薄Nd₂O₃介质膜, 并在N₂气氛下进行了退火处理. 采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品组分进行分析. 研究结果表明, 淀积过程中将前驱体温度从175 ℃提高到185 ℃后, 薄膜的质量得到提高, O/Nd 原子比达到1.82, 更接近理想的化学计量比, 介电常数也从6.85升高到10.32.     

气相沉积技术在原子制造领域的发展与应用

随着未来信息器件朝着更小尺寸、更低功耗和更高性能方向的发展,构建器件的材料尺寸将进一步缩小.传统的"自上而下"技术在信息器件发展到纳米量级时遇到瓶颈,而气相沉积技术由于其能在原子尺度构筑纳米结构引起极大关注,被认为是最有潜力突破现有制造极限进而在原子尺度构造、搭建物质形态的"自下而上"方法.本文重点讨论适用于低维材料的原子尺度制造的分子束外延技术和原子层沉积/刻蚀技术.简要介绍相关技术中蕴含的科学原理及其在纳米信息器件加工和制造领域的应用,并探讨如何在原子尺度实现对低维功能材料厚度和微观形貌的精密控制.     

激光干涉结晶技术制备二维有序分布纳米硅阵列

利用结合移相光栅掩模 (PSGM) 的激光结晶技术在超薄a-SiN_x/a-Si:H/ a-SiN _x三明治结构样品中制备出二维有序分布的纳米硅阵列.原始样品是用等离子体 增强化学气相淀积法生长.a-Si:H层厚为10nm，a-SiN_x 为50nm，衬底材料为SiO ₂/Si或 熔凝石英.原子力显微镜、剖面透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜对样品表面形貌和 微结构的观测结果表明，采用该方法可以在原始淀积的a-Si:H层中得到位置可控的晶化区域 ：每个晶化区域直径约250nm，具有同PSGM一致的2μm周期；晶化区域内形成的纳米硅 颗粒尺寸接近原始淀积的a-Si:H层厚，且晶粒的择优取向为<111>. 关键词： 纳米硅 激光结晶 定域晶化 移相光栅     

微晶硅薄膜高速沉积及电学性质的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF-PECVD）技术在高功率密度和高压强条件下,通过改变硅烷浓度和气体总流量对薄膜沉积参数进行了两因素优化,最终在硅烷浓度为45%,气体总流量为100 sccm条件下,获得沉积速率142 nm/s,电导激活能047 eV的优质硅薄膜;同时,通过单因素优化制备出沉积速率为21 nm/s的微晶硅薄膜.利用晶粒间界势垒模型和费米能级统计偏移模型对薄膜的电学特性和传导行为分别进行了研究分析,同时初步分析了“后氧化”对薄膜电学性能的影响. 关键词： μc-Si:H 甚高频等离子体增强化学气相沉积 高速沉积 电学特性     

氧压对飞秒激光沉积ZnO/Si(100)薄膜光学性能的影响

利用飞秒脉冲激光沉积法在n-Si（100）单晶衬底上制备了ZnO薄膜, 分析了衬底温度、激光能量、氧压及退火处理对薄膜结构和光学性能的影响. X射线衍射结果表明, 当激光能量为15?mJ、氧压为10?mPa时, 80?℃生长的薄膜取向性最好. 场扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸随激光能量的增加而减小、随衬底温度的升高而增大且退火后明显变大. 紫外-可见透射光谱显示薄膜具有90%以上的可见光透过率.光致发光谱表明当氧压为10 mPa时,除了ZnO的紫外本征峰外, 还有一波长为410 nm的强紫光峰, 当氧压增至20 mPa以上, 所有缺陷峰均消失, 只有376 nm处的紫外本征峰. 与纳秒激光法所制备的薄膜特性进行了比较, 结果表明, 虽然纳秒激光沉积所制备的薄膜具有更高的c轴取向度, 但飞秒激光沉积制备的薄膜具有更好的发光性能. 关键词： 氧化锌 飞秒脉冲激光沉积 透过率 光致发光     

GaAs-玻璃粘接阴极组件热辐射放气成份质谱分析

为解决负电子亲合势GaAs光电阴极电子发射灵敏度低的问题,运用质谱计对GaAs-玻璃粘接阴极组件在高温热辐射除气时的放气成份进行了分析, 获得了GaAs电子发射层原子级表面。结果表明：组件150℃为表面放气,450℃为材料体内放气,580℃为洁净表面获得温度,大于650℃ 时GaAs发射层面有As蒸发。这说明严格控制发射层表面洁净温度,是保证制备高性能阴极灵敏度的关键。     

生长温度对AlGaInN四元合金薄膜性质的影响

利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在c面蓝宝石（α-Al₂O₃）衬底上外延生长了铝镓铟氮（AlGaInN）四元合金薄膜.合金薄膜的生长温度设置为800,850,900 ℃,对获得的样品进行对比分析发现：随着生长温度的升高,合金中的In组分单调降低,而Al组分则基本保持恒定.当合金薄膜的生长温度升高到850 ℃时,薄膜表面开始出现V型缺陷;生长温度进一步升高到900 ℃时,偏析In原子的脱吸附作用加剧,V型缺陷成核被弱化,使V型缺陷的特征尺 关键词： AlGaInN 金属有机物化学气相沉积 生长温度     

Formation of high density TiN nanocrystals and its application in non-volatile memories

Non-volatile memory based on TiN nanocrystal （TiN-NC） charge storage nodes embedded in SiO2 has been fabricated and its electrical properties have been measured. It was found that the density and size distribution of TiN-NCs can be controlled by annealing temperature. The formation of well separated crystalline TiN nano-dots with an average size of 5 nm is confirmed by transmission electron microscopy and x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectroscopy confirms the existence of a transition layer of TiNxOy/SiON oxide between TiN-NC and SiO2, which reduces the barrier height of tunnel oxide and thereby enhances programming/erasing speed. The memory device shows a memory window of 2.5V and an endurance cycle throughout 10^5. Its charging mechanism, which is interpreted from the analysis of programming speed （dVth/dt） and the gate leakage versus voltage characteristics （Ig vs Vg）, has been explained by direct tunnelling for tunnel oxide and Fowler Nordheim tunnelling for control oxide at programming voltages lower than 9V, and by Fowler-Nordheim tunnelling for both the oxides at programming voltages higher than 9V.     

纳米晶钛膜中氦注入的保持剂量

在从室温到500℃的温度范围内，用卢瑟福质子背散射技术分别测量了不同能量、不同剂量注入的纳米晶钛膜中氦的浓度分布，不同温度时的保持剂量及其释放浓度.发现氦在这种纳米晶粒膜中其氦-钛原子浓度比达到41%—52%时能在室温到100℃的温度下长期稳定保持，若其原子浓度达52%—74%时也能在室温环境有效保持.文中对这种具有大的界面体积比的膜能有效保持氦这种惰性元素的可能机理从能量观点进行了初步探讨. 关键词： 离子注入 纳米晶粒钛膜 氦 保持剂量     

Thickness dependence of grain size and surface roughness for dc magnetron sputtered Au films

<正>The grain size and surface morphology of sputtered Au films are studied by x-ray diffraction and atomic force microscope.For as-deposited samples the grain growth mechanism is consistent with the two-dimensional(2D) theory, which gives relatively low diffusion coefficient during deposition.The annealing process demonstrates the secondary grain growth mechanism in which the thickness dependence of grain boundary energy plays a key role.The surface roughness increases with the increase of grain size.     

玻璃中CdSeS纳米晶体的室温光致发光谱

对掺有过饱和的镉、硒和少量硫的玻璃在500～800℃分别退火4h,生长了不同尺寸的CdSe_1-xS_x纳米晶体。测量了纳米晶体的室温吸收光谱和光致发光(PL)光谱,550℃生长的样品在300～800nm的范围没有观察到吸收和发光峰,表明温度低于550℃玻璃中不能形成纳米晶体。生长温度在600～650℃,纳米晶体的PL光谱主要为两个宽的发光带,即带边激子发光带和通过表面态复合的发光带。随着生长温度的升高,带边复合发光的蓝移减小,通过表面态的发光逐渐消失,并出现了叠加于宽发光带上的一系列明显的弱发射峰。不同温度生长的样品中,叠加峰的能量相同。同一样品中叠加峰的能量不随激发光波长的变化而变化。     

基底温度对中阶梯光栅厚铝膜质量的影响

大尺寸中阶梯光栅具有大孔径和极高的衍射级次,可以实现普通光栅难以达到的极高光谱分辨率。中阶梯光栅通常是利用刻划机在厚铝膜上刻划而成,所以制备大面积均匀性的高质量铝膜刻划基底是实现高性能大尺寸中阶梯光栅的关键因素。在较厚铝膜的制备工艺中,基底温度是至关重要的工艺参数。本文通过电子束热蒸发镀铝工艺在不同基底温度下制备了厚铝膜样品,并利用原子力显微镜、扫描电镜等手段从宏观和微观尺度详细分析了基底温度对铝膜质量的影响。铝膜平均晶粒尺寸从100℃时的264.34 nm增大到200℃时的384.97 nm和300℃时的596.35 nm,表面粗糙度Rq从100℃时的34.7 nm增长到200℃时的58.9 nm和300℃时的95.1 nm。结果表明,随着基底温度的升高表面粗糙度迅速增大,铝膜的表面质量严重退化。     

Influence of Zr_(50)Cu_(50) thin film metallic glass as buffer layer on the structural and optoelectrical properties of AZO films

Aluminum-doped ZnO(AZO) thin films with thin film metallic glass of Zr(50)Cu(50) as buffer are prepared on glass substrates by the pulsed laser deposition. The influence of buffer thickness and substrate temperature on structural, optical, and electrical properties of AZO thin film are investigated. Increasing the thickness of buffer layer and substrate temperature can both promote the transformation of AZO from amorphous to crystalline structure, while they show(100)and(002) unique preferential orientations, respectively. After inserting Zr(50)Cu(50) layer between the glass substrate and AZO film, the sheet resistance and visible transmittance decrease, but the infrared transmittance increases. With substrate temperature increasing from 25℃ to 520℃, the sheet resistance of AZO(100 nm)/Zr(50)Cu(50)(4 nm) film first increases and then decreases, and the infrared transmittance is improved. The AZO(100 nm)/Zr(50)Cu(50)(4 nm) film deposited at a substrate temperature of 360℃ exhibits a low sheet resistance of 26.7 ?/, high transmittance of 82.1% in the visible light region, 81.6% in near-infrared region, and low surface roughness of 0.85 nm, which are useful properties for their potential applications in tandem solar cell and infrared technology.     

结合静电喷雾技术与浸渍法制备的固体氧化物燃料电池阴极

使用浸渍法制备具有纳米催化粒子的固体氧化物燃料电池电极可以提高电池性能。结合静电喷雾技术以及浸渍法制备的Sm0.2Ce0.8O2-δ（SDC）La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）浸渍阴极。对于静电喷雾技术中沉积温度对于薄膜形貌的影响做了讨论。阻抗谱研究表明,以300℃下沉积制得的薄膜为骨架的阴极具有最小的极化阻抗,在650、700、750、800℃分别为0.484、0.077、0.034、0.022Ω.cm2。以这种电极为阴极并以稳定的氧化锆为电解质的单电池在750℃时最大功率密度为254mW/cm。     

Influences of annealing on structural and compositional properties of Al_2O_3 thin films grown on 4H–SiC by atomic layer deposition

Annealing effects on structural and compositional performances of Al_2O_3 thin films on 4H–Si C substrates are studied comprehensively. The Al_2O_3 films are grown by atomic layer deposition through using trimethylaluminum and H_2 O as precursors at 300?C, and annealed at various temperatures in ambient N_2 for 1 min. The Al_2O_3 film transits from amorphous phase to crystalline phase as annealing temperature increases from 750?C to 768?C. The refractive index increases with annealing temperature rising, which indicates that densification occurs during annealing. The densification and grain formation of the film upon annealing are due to crystallization which is relative with second-nearest-neighbor coordination variation according to the x-ray photoelectron spectroscopy(XPS). Although the binding energies of Al 2p and O 1s increase together during crystallization, separations between Al 2p and O 1s are identical between as-deposited and annealed sample, which suggests that the nearest-neighbour coordination is similar.     

CLAM钢冲击和拉伸性能测试与研究

对中国低活化马氏体钢——CLAM钢的冲击和拉伸性能进行了测试。结果表明:CLAM钢的塑。脆转变温度在-100℃左右,低于国际上其它几种典型的低活化马氏体钢;在室温和600℃时抗拉强度分别为668和334MPa,类似于EUROFER97的性能。约8μm的晶粒尺寸是CLAM钢具有较好冲击和拉伸性能的主要原因之一。The impact and tensile tests were carried out on the China Low Activation Martensitic steels （CLAM）. The results show: the Ductile-Brittle Transition Temperature （DBTY） is about - 100 ℃, which is lower than those of some other RAFMs; The ultimate strength are 668 MPa at room temperature and 334 MPa at 600℃, which are comparable to those of EUROFER97. The finer grain size of about 8 μm was considered as one of reasons for the superior mechanical properties of CLAM.