Sputtering pressure influence on growth morphology,surface roughness,and electrical resistivity for strong anisotropy beryllium film

The strong anisotropy beryllium （Be） films are fabricated at different sputtering pressures by direct current magnetron sputtering. With the increase of pressure, the deposition rate of Be film first increases, and when the pressure exceeds 0.8 Pa, it gradually descends. The X-ray diffraction analysis indicates that Be film is of α-Be phase, its surface always reveals the （101） crystal plane possessing the low surface energy. As for the growth morphology of Be film, the surface is mainly characterized by the fibrous grains, while the cross section shows a transition from a columnar grain to a mixed grain consisting of a cone-shaped grain and a columnar grain as the sputtering pressure increases. The large grain fraction decays exponentially from 75.0% to 59.3% with the increase of sputtering pressure p, which can improve the grain size uniformity. The surface roughness increases due to the insufficient atom diffusion, which is comparable to its decrease due to the etching effect at p 〈 0.8 Pa, while it increases drastically at p 〉 0.8 Pa, and this increase is dominated by the atom diffusion. The electrical resistivity values of Be films range from 1.7 μΩ m to 2.7 μΩ m in the range 0.4 Pa-1.2 Pa, which is 50 times larger than the bulk resistivity.     

热处理对CH薄膜表面粗糙度及力学性能的影响

利用低压等离子体化学气相沉积法制备厚度约为7 m的辉光放电聚合物薄膜,将制备的薄膜样品放入通有氩气保护的热处理炉中加热至300 ℃,分别进行6,10,24 h的保温热处理。通过白光干涉仪观察分析了不同保温时间下辉光放电聚合物薄膜的表面粗糙度; 利用傅里叶变换红外吸收光谱分析了300 ℃条件下不同保温时间对薄膜结构的影响; 采用纳米压痕仪表征了不同保温时间热处理后,薄膜硬度及模量的变化。结果表明:随着保温时间的增加,薄膜的表面均方根粗糙度由12 nm降至4.43 nm。薄膜结构中甲基的相对含量减少,双键的相对含量增加,碳链变长,同时薄膜网络结构的交联化程度增强。硬度和模量随着保温时间的增加先减小后增大。     

利用掠入射X射线技术表征高分子薄膜

掠入射X射线技术是一种表征高分子薄膜的结晶性、厚度、界面粗糙度等物理量的新方法,本文简单介绍了这种技术中X射线反射率法和掠入射X射线衍射法的基本原理、测试和分析方法以及这些方法在高分子薄膜研究中的应用。     

TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析

使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜(AFM)多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti1-xSixNy纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti1-xSixNy薄膜是由直径为3-5nm的纳米晶TiN和非晶Si3N4相构成,并且Ti1-xSixNy薄膜的表面粗糙度小于相同条件下制备的TiN薄膜,在Ti1-xSixNy薄膜体系的自由能中引入界面能的概念,在此基础上分析了体系中TiN晶粒的取向问题.     

液滴平壁铺展过程中的滞后效应及力学机制研究

研究了液滴平壁铺展过程中的接触角滞后效应,从接触线附近流体的压力、速度以及能量分布等角度考虑滞后效应的成因和变化规律.在此基础之上分析了固体表面粗糙度对滞后效应的影响,并借助部分三维形貌参数(ISO 25178)建立了固体表面形貌与接触角滞后效应之间的量化关系.为了研究以上内容,应用数值仿真软件建立了液滴铺展动力学模型,并结合固体表面上的滞后性实验进行了相关验证.研究结果表明:由于表面粗糙度的存在,液滴铺展至平衡位置时,位于铺展前沿的液体分子被钉扎在固体表面的凹坑或低谷中,使得前沿接触角逐渐增大,后沿接触角逐渐减小,接触角发生滞后;驱动液滴铺展的Laplace压力和自身重力与阻碍液滴铺展的黏性阻力之间的平衡关系,是接触角发生滞后的主要力学机制.另外,实验结果表明接触角滞后效应与固体表面形貌密切相关,具有相同表面粗糙度(Sa)的固体表面,由于表面形貌不同接触角滞后效应可能存在明显的差异.     

原子力显微镜在聚烯烃研究中的应用

聚烯烃材料因其卓越的性能和较低的价格广泛应用于工农业、医疗卫生、军事、日常生活等领域。为了拓展聚烯烃材料的应用范围,表面功能化聚烯烃、聚烯烃与其他材料的共混物以及聚烯烃/无机纳米复合材料等得到了发展,并成为该领域的研究热点。原子力显微镜(AFM)是利用一个极为尖锐的针尖与样品间的相互作用力进行材料表面的形貌、物理和化学信息探测的一种技术,它在上述聚烯烃研究中发挥着重要作用。表面粗糙度是聚烯烃材料表面功能化研究中的重要参数之一,AFM技术则能够给出准确的表面粗糙度信息。由于AFM技术能够直观地观察各组分的混合状态及相分离情况,因此AFM技术成为聚烯烃与其他材料共混研究的重要手段之一。此外,AFM是一种非常有效的微纳米结构形貌的表征方法,在聚烯烃的结晶研究方面也得到了应用。本文简单介绍了AFM表面形貌观测的工作原理和工作模式,主要阐述AFM在聚烯烃材料研究中的三个主要应用:材料表面粗糙度、共混相分离以及结晶研究。     

预制层溅射气压对CIGS薄膜结构及器件的影响

研究了金属预制层制备过程中溅射气压对Cu(In_1-xGa_x)Se₂(CIGS)薄膜及电池器件性能的影响.通过调节溅射气压改变预制层的结晶状态及疏松度与粗糙度,在合适的预制层结构下,活性硒化热处理过程中,可使Ga有效地掺入到薄膜中形成优质的CIGS固溶体.高溅射气压会使预制层过于致密,呈现非晶态趋势.经活性硒化热处理后,CIGS薄膜容易产生CIS与CGS"两相分离"现象,从而导致CIGS薄膜太阳电池的开路电压和填充因子降低,电池转换效率由10.03%降低到5.02%.     

阴极还原处理对多孔硅发光性能的影响

对经过阴极还原处理后的多孔硅样片进行了光致发光测试和稳定性测试.实验结果表明这种处理能明显改善多孔硅的发光稳定性,使其表面结构更加稳定.利用原子力显微镜对不同还原时间的多孔硅微结构及形貌进行了比较,在一定范围内随着还原时间的增长多孔硅表面粗糙度增大,PL谱增强.     

粗糙表面涂覆目标的太赫兹波散射特性研究

对具有涂覆层目标的太赫兹波段粗糙表面的散射特性进行了研究. 考虑到表面粗糙度的影响, 可先对反射系数进行修正, 再利用反射系数对等效电磁流进行修正, 得到粗糙涂覆表面的等效电磁流, 然后在物理光学方程的基础上得到粗糙表面涂覆目标的雷达散射截面; 最后进行图形电磁学可视化计算, 并采用Visual C++对模型进行OpenGL显示, 提取像素面元的有效信息对所得理论进行了仿真分析, 研究了不同入射角度、不同频率、不同介质、不同粗糙度和不同涂层厚度下的太赫兹波电磁散射特性, 得到了一些有参考价值的结论.     

CF4/Ar/O2等离子体对熔石英元件的修饰工艺

采用感应耦合等离子体刻蚀技术,以CF4/Ar/O2为反应气体对熔石英元件表面进行修饰,研究并分析了CF4和Ar流量对刻蚀速率、熔石英表面粗糙度和微观形貌的影响。结果表明,CF4化学刻蚀与Ar的物理轰击对熔石英样品表面修饰效果存在一定竞争关系,当它们达到平衡时表面粗糙度最小。通过对不同流量气体刻蚀过后熔石英表面粗糙度和光学显微形貌分析获得了较为理想的气流量配比,该研究为反应等离子体修饰熔石英光学元件以获得较高光学性能提供工艺参考。