Zr-Si-N 扩散阻挡层及其热稳定性的研究

用反应磁控溅射法在不同偏压下沉积了Zr-Si-N 扩散阻挡层,结果表明:Zr-Si-N 膜的Si 含量、电阻率随偏压的升高而降低;Zr-Si-N 膜的晶体相随溅射偏压的升高而增加;Zr-Si-N 扩散阻挡层的热稳定性高,在850oC 时仍能有效阻挡Cu 的扩散。

退火气氛与扩散阻挡层对Cu膜表面完整性的影响

用反应磁控溅射和离子束辅助沉积 (IBAD)方法分别在 ( 111)单晶硅基体上沉积了Cu/ZrSiN与Cu/ZrN膜系 ,制得的试样在 80 0℃下分别在真空和N2 、H2 混合气体两种气氛中退火 1h ,结果表明 ,在真空中退火的Cu/ZrSiN膜由于ZrSiN膜裂纹导致Cu膜裂纹的产生 ;ZrSiN和ZrN扩散阻挡层上的Cu膜还有很多由晶界迁移导致的孔洞。在氮氢混合气体中退火时ZrSiN扩散阻挡层上的Cu膜由于具有高的应力而发生断裂 ,ZrN扩散阻挡层上的Cu膜则没有这一现象。在N2 、H2 混合气体中退火时Cu由于还原性气氛抑制了晶界迁移而使Cu膜的孔洞变小。

磁控溅射偏压对Zr-Si-N扩散阻挡层组织结构的影响

用反应磁控溅射法在不同偏压下沉积了Zr Si N扩散阻挡层。结果表明:Zr Si N膜的成分、电阻率和结构均随偏压的改变而不同;随着溅射偏压的增加,Zr Si N膜的表面粗糙度值增大;Zr/Si比值也随着偏压的增加而增大;电阻率随偏压的增加显著降低;Zr Si N膜的结构为类似Si3N4的氮硅化物非晶相与ZrN组成的复合结构,随着偏压的升高ZrN由非晶转变为纳米晶,而且ZrN晶体相增加。

溅射Cu膜方式对ZrN扩散阻挡层热稳定性的影响

用射频磁控反应溅射法在Si(111)单晶基体上沉积ZrN扩散阻挡层,随后在其上分别用直流脉冲平衡磁控溅射(BMS)和非平衡磁控溅射(UBMS)沉积Cu膜.用XRD分析Cu膜的结构,AES分析薄膜成分,AFM观察沉积态Cu膜的表面形貌.结果表明,UBMS沉积的Cu膜可有效抑制Cu与Si基体之间的扩散,提高ZrN扩散阻挡层的热稳定性,UBMS沉积的Cu膜对扩散地抑制作用与其致密的结构有关.

扩散阻挡层对Cu-Zr纳米合金膜电阻率与残余应力的影响

用磁控溅射和离子束溅射共沉积的方法分别在以单晶硅为基体的TiN,TaN,ZrN扩散阻挡层上沉积了Cu-Zr合金膜,膜在400℃氮气中退火1h.结果表明扩散阻挡层对膜的晶体取向、电阻率和残余应力有很大影响.沉积态的膜具有强的（111）取向,且峰型严重展宽;退火后峰型明显锐化,出现（200）等晶体取向;对应TiN,TaN;ZrN三种扩散阻挡层,膜的电阻率在沉积态时分别达108,327和478μΩ·cm,退火后降至正常的数个μΩ·cm;扩散阻挡层亦可明显降低膜的残余应力,无扩散阻挡层时膜的退火应力达475MPa,有ZrN扩散阻挡层后退火应力降至149MPa.

扩散阻挡层与离子束轰击能量对Cu-Cr合金膜结合强度的影响

用离子束辅助磁控溅射和离子束溅射共沉积的方法分别在TiN、CrN扩散阻挡层上沉积了Cu-Cr合金膜.用滚动接触疲劳实验评价结合强度,结果发现:扩散阻挡层可明显提高结合强度;CrN上的Cu-Cr膜的结合强度最高;高能离子轰击得到的Cu-Cr合金膜具有更宽的过渡层而具有更高的结合强度.

碳/碳复合材料表面诱导沉积生理磷灰石层

在碳／碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成一氧化钛镀层，经浓碱液处理后呈多孔网状，该氧化钦网状结构可在模拟体液中诱导沉积出生理磷灰石层，从而实现了碳／碳复合材料的仿生活化．

退火Cu-W薄膜组织结构与残余应力

以不同温度真空原位退火工艺为手段,促使制备在单晶Si(100)和Al2O3基底上的Cu-W薄膜发生相变。用X射线衍射(XRD)分析晶体取向,偏振相位移技术分析薄膜残余应力。结果表明,随退火温度变化,薄膜相变呈现连续变化,由初始的非晶态晶化,出现类W的亚稳态固溶体相,以及随退火温度的进一步增加,发生Spinodal分解,亚稳固溶体完全分解为W和Cu两相。薄膜发生相变时产生拉应力作用,而在晶粒生长阶段,拉应力释放。

复配固化剂对环氧树脂体系特性影响的分子动力学模拟

为探究复配酸酐固化剂对环氧树脂固化产物的影响,采用分子动力学方法建立了甲基四氢苯酐(MTHPA)/邻苯二甲酸酐(PA)(复配比分别为10∶0、9∶1、7∶3、5∶5、0∶10)和双酚A型缩水甘油醚(DGEBA)的交联模型,研究了在同一交联度下固化剂不同复配比对交联环氧树脂结构、热学性能和力学性能的影响。结果表明:当MTHPA和PA复配比为10∶0时,体系的自由体积占比最大,分子链段运动能力最强;复配比为7∶3时,体系的综合力学性能最好;而当复配比为9∶1时,体系的玻璃化转变温度最高,复配比为7∶3时最低。

磁控溅射ZrSiN涂层对钛瓷结合强度的影响

探讨采用射频磁共溅射氮硅锆(ZrSiN)涂层作为扩散阻挡层(钛与瓷间的中间层),增强钛/瓷结合强度的可行性。结果表明:ZrSiN是含纳米结晶相ZrN和非晶相SiNx的纳米复合扩散阻挡层。无ZrSiN扩散阻挡层的钛经热循环后表面明显氧化,有ZrSiN扩散阻挡层处理后的钛表面经热循环后没有氧化钛,只有锆、硅、氮和氧元素,表明ZrSiN扩散阻挡层可有效阻挡钛在瓷烧结温度下氧化。三点弯曲试验表明ZrSiN涂层还可提高钛瓷结合强度。高硅含量的ZrSiN涂层处理的钛瓷结合强度更高,这与非晶相SiNx增多有关。

碳/碳复合材料表面软复合磷酸钙层

为改进碳 /碳复合材料的生物活性 ,发展了表面软复合磷酸钙层的制备工艺。首先在碳 /碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成的钛镀层 ,然后经浓碱液处理后呈多孔网状 ,该网状结构可在模拟体液 (SBF)中诱导沉积出生理磷灰石层 ,从而在碳 /碳复合材料表面形成软复合磷酸钙层。所获得的软复合磷酸钙层厚度约为 8μm ,结晶结构为羟基磷灰石 ,但其Ca ,P摩尔比n(Ca) /n(P)低于 1.67。

氮化钛纳米膜对磁性附着体铁铬钼合金磁力影响的研究

目的 :研究应用离子束辅助沉积制备氮化钛薄膜后 ,对磁性附着体磁力的影响。方法 :应用电子拉伸机测量镀膜前后磁性附着体磁力大小。结果 :镀膜前后磁性附着体磁力无明显改变 ,统计学分析无显著性差异 (P >0 .0 5 )。结论 :磁性附着体铁铬钼合金经表面镀膜后 ,磁力无改变。

TiN纳米薄膜提高磁性附着体Fe-Cr-Mo合金显微硬度的研究

目的 :研究应用离子束辅助沉积技术 (ionbeamassisteddeposition ,IBAD)制备TiN纳米薄膜提高铁铬钼软磁合金在口腔环境中的耐磨损性能。方法 :测量在模拟口腔环境中 ,电化学腐蚀前后 ,未镀膜及三种不同条件镀TiN纳米薄膜的铁铬钼合金显微硬度值。结果 :无论腐蚀前后 ,镀TiN纳米薄膜均较未镀膜的合金显微硬度值明显提高。统计学分析具有显著性差异 (P <0 .0 1)。其中 ,离子束溅射 4h、厚为 2 μm的镀膜提高最多。 结论 :TiN纳米薄膜显著提高铁铬钼合金的显微硬度值 ,从而提高其耐磨损性能。

氧分压对直流磁控溅射IGZO薄膜特性的影响

在室温下,利用直流磁控反应溅射法分别在硅片和石英玻璃上制备IGZO薄膜。通过控制溅射时氧分压的不同,研究其制备IGZO薄膜的微结构、表面形貌及其元素结合能及电学与光学特性。结果表明,在不同的氧分压下,薄膜始终保持稳定的非晶结构,并且在可见光区域的透光率超过80%。随着氧分压的增加,薄膜的表面粗糙度增加,沉积速率下降。通过X射线光电子谱分析随氧分压的增大,氧空位的增加,从而引起薄膜的电阻率增大,光学禁带宽度逐渐由3.58减小到3.50e V。氧分压是磁控溅射IGZO薄膜的关键因素。

温度对电流变流体流变行为的影响

研究了温度对硅铝酸盐、沸石、高分子、钛酸钡悬浮相电流变流体 (ERF)抗剪强度及表观粘度的影响规律 ,结果表明 ,温度的作用规律主要受外加电场强度和悬浮相数量的影响 ,与剪切速率的大小无明显关系。温度升高 ,在高的外加场强下 ,硅铝酸盐系 ERF和沸石系 ERF的抗剪强度有明显峰值出现 ;高分子材料悬浮相 ERF也有峰值现象 ;Ba Ti O3悬浮相

Cu附着膜的屈服强度与退火温度的关系

利用X射线拉伸实验研究了具有二维残余应力的Cu附着膜的屈服强度与退火温度的关系.结果表明, Cu附着膜的条件屈服点随着退火温度的增高而减小,退火温度在150-300℃间变化时,减小幅度最大,出现明显的拐点.这主要由于Cu附着膜在该温度范围内发生了再结晶,使得原有的大部分组织结构强化因素消失了. Cu附着膜的屈服强度远远高于块体Cu材的屈服强度.

铜互连多层膜系中自对准CuSiN层的微结构及其热稳定性

通过等离子体与Cu膜表面的分步反应合成了厚约4nm的CuSiN自对准层.采用高分辨透射电子显微术(HRTEM)、纳米电子束探针能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)表征CuSiN和Si/SiO_2/TaN/Ta/Cu(CuSiN)/SiC:H/SiOC:H多层膜基体系的微结构和热稳定性.表明CuSiN层两侧分别出现SiN和Cu(Si)层,显著提高Cu/SiC:H/SiOC:H结构的热稳定性,其机制是在500℃退火温度条件下CuSiN层仍能够稳定存在,从而阻碍了Cu原于向SiC:H/SiOC:H介质薄膜体内的扩散.

Cu/Zr-Si-N/Si金属化系统制备及退火气氛对其热稳定性的影响

采用磁控溅射法在 n型〈111〉晶向的 Si衬底上形成了 Zr- Si- N薄膜及 Cu/ Zr- Si- N/ Si金属化系统 .将 Cu/ Zr-Si- N/ Si金属化系统样品分别在真空及 H2 / N2 (体积比为 1∶ 9)气氛中 80 0℃退火 1h.对 Zr- Si- N薄膜和退火后的金属化系统样品进行 X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、薄层电阻率及俄歇电子能谱测试与分析 .结果表明 ,Zr- Si- N阻挡层是以 Zr N晶体与非晶相 Si3N4 或其他 Si- N化合物的复合结构形式存在 .经过两种气氛退火后的样品均没有发生阻挡层失效 ,但与真空退火相比 ,H2 / N2 退火气氛由于不存在残余 O2 的作用而表现出较低的 Cu膜薄层电阻率及较好的 Cu/ Zr- Si- N/ Si界面状态 .

基体材料对AlCrN硬质涂层结构及摩擦学性能的影响

采用真空阴极多弧离子镀技术,分别在Cr8、W6、Cr12及V-4E四种不同材质模具钢表面制备了Al Cr N多元纳米硬质涂层。利用划痕仪、工具显微镜、HV显微硬度计、球磨仪、SEM及XRD对Al Cr N涂层硬度,膜层厚度、结合力、摩擦系数进行了对比测试,并对涂层磨痕宽度、划痕宽度、表面形貌及相结构进行了表征。结果表明:相对于其它三种基材,V-4E基材的Al Cr N涂层显微硬度更高、膜基结合力更好、摩擦系数更低、耐磨性最好;四种基材的表面形貌基本一致,均有大颗粒及凹坑,V-4E基材Al Cr N涂层的晶粒尺寸最小,沉积的Al Cr N涂层结构更致密,耐磨性更优异。

多孔硅的微结构及其冷阴极的电子发射特性研究

采用电化学腐蚀法在n型单晶Si基底上制备多孔硅(PS)膜,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析其微结构特征,研究了硅基底材料、腐蚀电流密度和腐蚀时间等制备条件和工艺参数对PS微结构的影响。实验结果表明,轻掺杂n型Si基底上形成的PS膜(n--PS)中的孔较深且孔径较大,而重掺杂n型Si基底上的PS膜(n+-PS)中的孔分布较为密集,而且呈多分枝结构;腐蚀电流密度相同时,PS的膜厚和腐蚀时间成正比,而在较高的腐蚀电流密度下制备得到的PS膜在结构上更为疏松。制作了基于n+型硅基底的PS阴极,此阴极的阈值电压约为14 V,高于该电压后发射电流随着二极管电压提高而呈指数性增加趋势,而且发射电流对环境气压不敏感,即使在0.1 Pa的低真空中也没有明显的衰减。