低温制备微晶硅薄膜生长机制的研究

采用热丝化学气相沉积技术制备了一系列处于不同生长阶段的薄膜样品，用原子力显微镜系 统地研究生长在单晶硅衬底和玻璃衬底上薄膜表面形貌的演化.按照分形理论分析得到：在 玻璃衬底上的硅薄膜以零扩散随机生长模式生长；而在单晶硅衬底上，薄膜早期以有限扩散 生长模式生长，当膜厚超过某一临界厚度时转变为零扩散随机生长模式.岛面密度与膜厚的 依赖关系表明，在临界厚度时硅衬底和玻璃衬底上的岛面密度均出现了极大值.Raman谱的测 量证实，玻璃衬底上薄膜临界厚度与非晶/微晶相变之间存在密切的关系.不同的衬底材料直 接影响反应 关键词： 生长机制 微晶硅薄膜 表面形貌 热丝化学气相沉积     

钙钛矿结构氧化物薄膜 的外延生长

在成功地外延生长超导、铁电、铁磁等多种性质的钙钛矿结构氧化物薄膜的基础上,讨论影响氧化物薄膜 外延生长的一些因素.考虑到相形成和薄膜长征动力学,在利用脉冲激光淀积法外延生长氧化物薄膜中衬底温度是十分重要的工艺参数.衬底温度对成相和生长薄膜的取向都有影响.考虑到薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长.因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的.观察到衬底材料对薄膜外延生长温度的影响.在适当的工艺条件下,利用低温三步法工艺制备得到有很强织构的外延薄膜.这突出表明界面层的相互作用对钙钛矿结构薄膜的取向有着相当大的影响. 关键词：     

激光分子束外延制备的BaTiO3及c取向YBa2Cu3O7-δ薄膜的生长模式

用反射式高能电子衍射（ＲＨＥＥＤ） 和原子力显微镜（ＡＦＭ） 研究激光分子束制备的铁电ＢａＴｉＯ３ 和高Ｔｃ 超导ｃ 取向Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７ 薄膜的生长模式,ＢＴＯ 铁电薄膜是原子级平整的层状生长模式;ｃ 取向ＹＢＣＯ 超导薄膜是ＳＫ生长模式 当薄膜厚度小于５ 个原胞时,层状生长,然后是台阶岛状生长．处理ＳｒＴｉＯ３ 基片表面可以改变ｃ 取向ＹＢＣＯ薄膜的生长模式     

对以并五苯和酞菁铜为不同有源层的有机薄膜晶体管特性研究

通过扫描电镜和X射线衍射对SiO₂衬底上生长并五苯和酞菁铜薄膜的表面形貌进行表征,并得到在SiO₂衬底上生长的并五苯薄膜是以岛状结构生长,其大小约为100nm,且薄膜有较好的结晶取向,呈多晶态存在. 酞菁铜薄膜则没有表现出明显的生长机理,其呈非晶态存在. 还对通过掩膜的方法制作得以酞菁铜和并五苯为有源层的顶栅极有机薄膜晶体管的特性进行了研究. 有源层的厚度为40nm,绝缘层SiO₂的厚度为250nm,器件的沟道宽长比(W/关键词： 有机薄膜晶体管 并五苯薄膜 酞菁铜薄膜 μ_EF)')" href="#">场效应迁移率(μ_EF)     

倾斜式生长ZnS纳米柱状薄膜及其透射性能的研究

采用倾斜式生长的方法,在本底真空为3×10-4 Pa,生长率为0.2 nm·s-1的条件下,通过改变衬底的法线方向与入射粒子流的夹角α,在ITO导电玻璃衬底上制备了ZnS纳米薄膜。在α=80°和85°时,样品的Ｘ射线衍射谱证实了不同倾斜角时所制备薄膜中均有纳米ZnS晶体形成,扫描电子显微镜(SEM)图像显示,所形成的薄膜均呈现出了柱状结构,并且倾斜角为85°时所得到的纳米柱直径大于80°时所得结果;在α=0°时,相应测量结果表明,虽然在不同衬底上也形成了纳米ZnS晶体薄膜,但并未见柱状结构,而是形成了一层均匀且致密的薄膜。对两种薄膜结构的生长动力学过程作了分析。ITO衬底上薄膜的透射光谱表明ZnS柱状薄膜能够提高可见光的透过率,因此对柱状ZnS纳米薄膜的研究将有利于提高电致发光器件的发光效率。     

非晶氧化钛薄膜形成过程中钛离子能量对表面结构影响的机理

研究了非晶氧化钛薄膜沉积过程中入射钛离子能量对表面结构形成机理以及薄膜特性的影响.模拟结果表明,通过提高入射钛离子能量,可以有效降低成膜表面粗糙度,从而减小薄膜表面的光学散射损耗.研究发现,当入射离子能量提高后,薄膜生长模式从"岛"状生长过渡到了"层"状生长,且离子入射点附近的平均扩散系数也有显著增加,这有利于形成更加平整的高质量薄膜表面.     

薄膜外延生长的计算机模拟

以Cu膜为例，用Monte-Carlo算法模拟了薄膜生长的随机过程，并提出了更加完善的模型.在合理选择原子间相互作用计算方法的基础上，考虑了原子的吸附、在生长表面的迁移及迁移所引起的近邻原子连带效应、从生长表面的脱附等过程.模拟计算了薄膜的早期成核情况以及表面粗糙度和相对密度.结果表明，随着衬底温度的升高或入射率的降低，沉积在衬底上的原子逐步由离散型分布向聚集状态过渡形成一些岛核，并且逐步由二维岛核向三维岛核过渡.在一定的原子入射率下，存在三个优化温度，成核率最高时的最大成核温度Tn、薄膜的表面粗糙度最低 关键词： Monte-Carlo算法 计算机模拟 薄膜生长     

立方氮化硼薄膜的生长特性与粘附性研究

用X射线衍射技术、红外吸收光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对热丝辅助射频等离子体化学汽相沉积法制备的立方氮化硼(c-BN)薄膜的生长特性和粘附性进行了研究.改变生长条件，在Si、不锈钢和Ni衬底上沉积c-BN薄膜，进而研究了c-BN薄膜的质量和生长条件与衬底之间的关系.实验发现，Ni衬底上生长的薄膜c-BN含量较高，且粘附性好.当Si衬底上溅射一层Ni过渡层，再生长c-BN薄膜，薄膜中c-BN含量提高，与Si衬底的粘附性也显著增强. 关键词：     

酞菁铜与MoS_2(0001)范德瓦耳斯异质结研究

利用光电子能谱、原子力显微镜以及低能电子衍射等表面研究手段系统研究了真空沉积生长的酞菁铜薄膜与衬底MoS2(0001)之间的范德瓦耳斯异质结界面电子结构和几何结构.角分辨光电子能谱清楚地再现了MoS2(0001)衬底在Γ点附近的能带结构.低能电子衍射结果表明,CuPc薄膜在MoS2(0001)表面沿着衬底表面[11ˉ20],[1ˉ210]和[ˉ2110]三个晶向有序生长,反映了衬底对CuPc的影响.原子力显微镜结果表明,CuPc在MoS2衬底上遵循层状-岛状生长模式:在低生长厚度下(单层薄膜厚度约为0.3 nm),CuPc分子平面平行于MoS2表面上形成均匀连续的薄膜;在较高的沉积厚度下,CuPc沿衬底晶向形成棒状晶粒,表现出明显的各向异性.光电子能谱显示界面偶极层为0.07 eV,而且能谱在膜厚1.2 nm饱和,揭示了酞菁铜与MoS2(0001)范德瓦耳斯异质结的能级结构.     

GaAs(001)衬底上分子束外延生长立方和六方GaN薄膜

采用分子束外延方法在GaAs(001)衬底上生长出了03微米厚的GaN薄膜,X射线双晶衍射和室温光荧光测试结果表明,采用GaAs氮化表面作为成核层可获得高纯度立方GaN薄膜而采用AlAs氮化表面作为成核层可获得高纯度六方GaN薄膜.这一研究结果表明在GaAs衬底上生长GaN薄膜的相结构可以通过选择不同的成核层来控制. 关键词：     

The effect of annealing temperature and film thickness on the phase of pentacene on the p+-Si substrate

This paper investigates the morphology and crystallization properties of the two crystalline phases of pentacene grown by thermal evaporation on p^＋-Si substrates at room temperature by the methods of atomic force microscopy and x-ray diffraction. This kind of substrate induces a thin film phase and a triclinic phase which are formed directly onto p^＋-Si substrates and constitute a layer consisting of faceted grains with a step height between terraces of 15.8A（1A=0.1 nm） and 14.9A, respectively. Above the critical thickness of the thin film phase, lamellar structures are found with an increasing fraction with the increase of the film thickness. When the film thickness is fixed, the fraction of lamellar structures increases with the increase of annealing temperature. These lamellar structures are identified as the second phase with a interplanar distance of 14.9A corresponding to the pentacene triclinic phase. Furthermore, the thin film phase consisting of several micrometre sized uniformly oriented grains at an annealing temperature of less than 80℃ and a deposition rate of 0.6A/s is observed.     

Study on solid structure of pentacene thin films using Raman imaging

We present a 532‐nm excited Raman imaging study of pentacene thin films (thickness, 2, 5, 10, 20, 50, 100, and 150 nm) prepared on an SiO₂ surface. The structure of the pentacene films has been investigated by images and histograms of the ratio (R) of intensity of the 1596‐cm⁻¹ band (b_3g) to that of the 1533‐cm⁻¹ band (a_g), which can be used as a marker of solid‐state phases: 1.54‐nm and 1.44‐nm phases. The Raman images showed that island‐like 1.44‐nm phase domains are grown on the 1.54‐nm phase layer from 50 nm, and all the surface of the 1.54‐nm phase layer is covered with the 1.44‐nm phase layer from 100 nm. The structural disorders have been discussed on the basis of the full width at half maximum of a band in the histogram of the R values for each film. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

生长初期Ta膜的表面动态演化行为

用磁控溅射方法在单晶Si衬底上沉积膜厚为15—250nm的Ta膜.基于原子力显微镜获得的薄膜表面形貌，用动力学标度理论量化表征薄膜表面动态演化行为.结果表明：当膜厚d<50nm时，薄膜生长指数β≈0.17，而d>50nm后β≈0.45；随着d增加，粗糙度指数α由0.24逐渐增加到0.69，且在d>50nm后趋于稳定.Ta膜的表面动态演化行为揭示了其由小岛聚合结构向连续膜演化的生长过程.与自阴影等非局域效应引起的非稳定行为不同的是，当d<50nm时，薄膜表面动态演化的非稳定行为来源于生长初期的小岛聚合，表面小岛沿膜面切向的生长优于沿法向的生长.随着d继续增加，薄膜以连续膜形式生长，表面动态演化趋于稳定.     

SiO2和HfO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜（K9基片）和单层HfO2薄膜（K9基片）的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300-800nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明：SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

Studies on morphology and molecular arrangement of pentacene on different substrates

Pentacene (C₂₂H₁₄) thin films with different thicknesses were fabricated to study the dynamic growth process and morphology of pentacene on different substrates. A discontinuous monomolecular layer was observed when a pentacene thin film is about 0.5 nm thick on native oxide silicon wafer. The terraced islands and dendritic structure gradually formed with increasing pentacene thin film thickness. The height of each layer is about 1.4 nm which corresponds well with the length of the long axis of the pentacene molecule at 1.45 nm. Experimental results show that the pentacene molecule is perpendicular to the silicon wafer surface with a slight tilted angle. However, the pentacene molecular orientation on a polymer pre-covered indium tin oxide coated substrate could not give any indication on the scale of nanometers. The surface roughness of substrates strongly influences pentacene molecular diffusion and the morphology of pentacene thin films.     

Effects of deposition temperature on the structural and morphological properties of SnO2 films fabricated by pulsed laser deposition

Tin oxide (SnO₂) thin films were grown on Si (1 0 0) substrates using pulsed laser deposition (PLD) in O₂ gas ambient (10 Pa) and at different substrate temperatures (RT, 150, 300 and 400 °C). The influence of the substrate temperature on the structural and morphological properties of the films was investigated using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). XRD measurements showed that the almost amorphous microstructure transformed into a polycrystalline SnO₂ phase. The film deposited at 400 °C has the best crystalline properties, i.e. optimum growth conditions. However, the film grown at 300 °C has minimum average root mean square (RMS) roughness of 3.1 nm with average grain size of 6.958 nm. The thickness of the thin films determined by the ellipsometer data is also presented and discussed.     

有机半导体薄膜生长原位实时测量方法的研究

针对原位实时监测有机半导体薄膜生长情况的需求, 提出了差分反射光谱法与场效应晶体管法结合的光电联合测量方法, 设计研制了测量系统. 以并五苯有机分子为例, 通过自制底栅底接触式场效应管微结构, 实验测试了热蒸发法生长导电膜层过程中光电信号的演变与相互关联. 光谱信号显示, 并五苯以薄膜态结构进行生长, 光谱随生长进程变化显著. 实验数据与四相结构模型仿真结果的良好吻合, 表明因薄膜增厚引起干涉条件的改变是光谱变化的主因, 由此推算出薄膜生长速率为0.23 nm/min. 当薄膜等效厚度达到28 nm时, 场效应管的导电性显著增强, 标志着并五苯有效传输层的形成. 此后, 薄膜厚度持续增加, 但测试电流增长缓慢, 说明该结构进入电学特性饱和区. 光电联合法不仅有助于研究有机半导体薄膜的光谱信息、电学特性和薄膜结构之间的相互对应关系, 也为发展原位监测有机半导体薄膜制备过程, 探索最佳工艺提供了新的研究手段.     

Effect of crystallinity on proton conductivity in yttrium-doped barium zirconate thin films

The effect of crystallinity on proton conductivity in amorphous, single crystal and polycrystal yttrium-doped barium zirconate (BYZ) thin films grown 120 nm in thickness on amorphous (quartz) and single crystal MgO(100) substrates has been studied. The conductivity was measured in the temperature range of 150 ~ 350 °C. By altering the film deposition temperature, varying degrees of crystallization and microstructure were observed by x-ray diffraction and transmission electron microscopy. The epitaxial BYZ film grown on MgO(100) substrate at 900 °C showed the highest proton conductivity among other samples with an activation energy of 0.45 eV, whereas polycrystalline and amorphous BYZ films showed lower conductivities due to grain boundaries in their granular microstructure.     

对超声波作用下的化学浴沉积方法制备CdS薄膜的谱学分析

用化学浴沉积法制备了CdS薄膜 ,并研究了加超声波对CdS薄膜生长过程的影响。利用卢瑟福背散射 ,X 射线粉末衍射和扫描电子显微镜对薄膜的厚度、晶相和表面形貌进行了表征。结果表明施加超声波的作用能有效地改善薄膜的质量 ,制备出均匀、致密的有较好的晶体结构CdS薄膜。同时 ,通过时间的控制可以精确地控制薄膜在 5 0nm左右 ,以满足制备太阳能电池的特殊要求。