氮含量对(BCSiAlCr)N_(x)薄膜结构和耐腐蚀性能的影响

采用直流磁控溅射技术在Si(100)晶片和304不锈钢上沉积了(BCSiAlCr)N_(x)薄膜。采用XRD、XPS、TEM和SEM分别分析了薄膜的成分、晶体结构和形貌。利用电化学工作站测试了薄膜的耐腐蚀性能,包括动电位极化试验、恒电位极化试验以及阻抗试验。结果表明,在3.5%NaCl溶液中HE3薄膜样品具有最低的腐蚀电流密度(I_(corr))0.0311μA/cm^(2)和最高的腐蚀电位-37.557 mV;在0.5 mol/L硫酸溶液耐腐蚀试验中,HE3薄膜样品同样具有最低的腐蚀电流密度和最高的腐蚀电位,表现出最优异的耐腐蚀性能。随着薄膜中氮含量的增多,薄膜非晶程度增加,致密性提高,表面缺陷及孔洞消失,耐腐蚀性能改善。研究结果证明,(BCSiAlCr)N_(x)薄膜在腐蚀防护方面具有潜在的应用前景。

反应磁控溅射周期结构TiN/ZrO_(x) N_(y) 多层膜的微结构与膜基结合力

采用Ti靶和ZrO_( 2)靶在Ar、N_( 2)混合气氛中进行反应磁控溅射的方法,在不同预处理的基底上沉积制备了一系列的TiN/ZrON周期结构多层膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和纳米力学综合测试系统对薄膜的微结构、表面粗糙度和膜基结合力进行研究.结果表明,多层膜的结晶性整体较差,室温下沉积的薄膜多以非晶态形式存在.200℃生长温度下,结晶性略有提高.制备的多层膜均生长致密,颗粒分布较为均匀.在经过腐蚀处理和预镀一定厚度金属Ti层的不锈钢基底上生长的薄膜进行结合力测试.结果表明,增加预镀金属层的厚度和腐蚀处理方法可以提高薄膜的结合力.

Al_(2)O_(3)/SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)叠层钝化膜对PERC太阳电池性能及LID效应的研究

由于等离子体增强化学的气相沉积(PECVD)法制备的SiO_(x)N_(y)薄膜中含有大量H原子,因而具有优异的表面钝化性能。通过在PERC太阳电池的Al_(2)O_(3)/SiN_(x)背钝化叠层中间插入一层SiO_(x)N_(y)薄膜,形成Al_(2)O_(3)/SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)结构,可避免SiN_(x)所带的固定正电荷对Al_(2)O_(3)负电荷场钝化效应的负面影响。试验结果表明,硅片少子寿命从原来的130μs提高至162μs,电池转换效率增加0.09%。同时,基于Al_(2)O_(3)/SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)背钝化的PERC太阳电池的LID也得到了改善,由对照组的1.83%下降到实验组的1.09%。

Bi_(26-x-y)M_(x)N_(y)O_(40)(M,N=Fe,Co,Gd)软铋矿薄膜的制备和强磁光效应

磁光材料是现代光通信产业中不可或缺的关键功能材料。为了实现光通信器件的小型化,高质量磁光薄膜材料受到关注。软铋矿型Bi_(25)FeO_(40)具有高对称性的立方晶体结构,单位体积所含铋离子浓度高,理论上应具有较强的磁光效应,但却因为磁性偏弱、制备困难等缺点而限制了其应用。本文采用射频磁控溅射法,在掺钇二氧化锆(YSZ)基底上沉积获得具有立方相软铋矿型结构的Bi_(26-x-y)M_(x)N_(y)O_(40)(M,N=Fe,Co,Gd)磁光薄膜,并对其形貌、磁性、透过率、磁圆二色信号等进行表征。结果表明,薄膜均较为平整,厚度约为190 nm,在近红外区的透过率约为60%~70%。薄膜的磁性随着掺杂离子含量的提高逐渐增强。Bi_(13.6)Gd_(2.7)Co_(4.0)Fe_(5.7)O_(40)/YSZ薄膜具有强磁光效应,在716 nm处的磁圆二色光谱信号高达到1710 deg/cm,有望应用于集成光隔离器等光通信器件中。

管式PECVD法沉积的Si_(y)N_(x)/SiO_(x)N_(y)叠层膜的研究

本文对采用管式等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法沉积的氮化硅与氮氧化硅(Si_(y)N_(x)/SiO_(x)N_(y))叠层膜进行了实验研究,结果表明:在硅片正面镀膜时增加SiO_(x)N_(y)膜层,既可以增强正面的钝化效果,还可以降低对光的反射率,增加光吸收率,从而提升太阳电池的短波响应能力,通过对膜层组分和反应气体流量等工艺参数进行匹配优化,使太阳电池的光电转换效率提升了0.07%;利用Si_(y)N_(x)/SiO_(x)N_(y)叠层膜抗氧化、抗钠离子的特性,使太阳电池的抗电势诱导衰减(PID)性能提升了22%。

Ga_(x)N_(2)∶Zn_(3-x)薄膜的分子束外延生长及其光学和电子输运性能表征

本文采用分子束外延技术,通过对金属分子束的精确控制,在MgO(002)基底上成功生长了Ga_(x)N_(2)∶Zn_(3-x)合金薄膜.高分辨率单晶X光衍射仪表征结果表明Ga_(x)N_(2)∶Zn_(3-x)合金薄膜仍是以(400)Zn_(3)N_(2)为主导的复合晶体结构,对衍射数据的分析得到该薄膜晶粒尺寸小.用扫描电子显微镜和能谱射线分析仪对其表面和成分做了深入的分析和讨论,在固定的金属流量比的生长环境下,不同厚度的样品在成膜后x均为0.65,化学通式Zn_(2.35)Ga_(0.65)N_(2).该结果表明Ga元素属于重度掺杂,同时也体现了分子束外延技术在共掺杂技术中的优越性.本文也测量并讨论了Zn_(2.35)Ga_(0.65)N_(2)薄膜的光学性能,实验得到的1.85 eV的光学带隙与理论推算基本吻合,说明Ga的掺入有Ga-N结构的形成.同时也说明,Ga元素的掺入,实现了对Zn_(3)N_(2)薄膜的光学带隙的调控.最后对该薄膜的电子输运性能进行表征,测量结果表明其为p型半导体薄膜.本文的实验技术和结果也为今后对Zn类化合物半导体的研究奠定了基础.

Si_(x)N_(y)沉积参数对量子阱混杂效果的影响

Si_(x)N_(y)常被用作量子阱混杂(QWI)的抑制材料,为了探索Si_(x)N_(y)的生长工艺对InGaAs/GaAs量子阱结构混杂效果的影响,对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法的工艺参数,如沉积时间、SiH_(4)流量以及射频(RF)功率进行一系列实验。实验结果表明:Si_(x)N_(y)可以较好地保护量子阱,但其厚度对QWI抑制效果的影响较小;当SiH_(4)流量较大时,Si_(x)N_(y)中富Si,退火过程中Si可能发生扩散而与P型欧姆接触层形成电补偿,同时诱导量子阱混杂,使其波长发生较大蓝移;减少SiH_(4)流量,Si_(x)N_(y)中Si的含量降低,折射率降低,但蓝移量仍较大;在一定范围内,蓝移量随着RF功率的增大而增大;当RF功率为50 W、SiH_(4)流量为50 sccm时,Si_(x)N_(y)起到较好的量子阱保护作用,蓝移量仅为14.1 nm。