等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的显微组织和性能

使用等离子增强磁控溅射技术,利用三甲基硅烷TMS(Si-C)以及六甲基二硅氧烷HMDSO(Si-CO)气体在H13钢表面制备了TiCrSiCN和TiCrSiCON纳米复合涂层。结合SEM、AFM、XRD、EDS等研究了O元素对涂层显微组织、物相组成、表面能、硬度、摩擦因数、耐磨和耐高温氧化性能的影响。结果表明:与无氧的TiCrSiCN涂层相比,含氧的TiCrSiCON涂层表面较粗糙,致密度低,且存在典型的柱状组织,从而导致其较高的表面能;O元素的加入提高了涂层的硬度,使TiCrSiCON涂层的耐磨性能显著提高,但TiCrSiCN和TiCrSiCON的摩擦因数相差不大;TiCrSiCON涂层中的Cr元素易与O元素结合形成一层致密的氧化膜,从而提高了其耐高温氧化性能。

等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的耐冲蚀耐腐蚀性能

使用等离子增强磁控溅射(PEMS)技术在H13热作模具钢表面制备了TiCrSiCN和TiCrSiCON两种纳米复合涂层。通过Rc压痕法、纳米压痕法、微型喷砂装置和恒电位仪分别测定了涂层与基体的结合力及其韧性、耐冲蚀和耐腐蚀性能,讨论了氧元素的加入对涂层性能的影响。结果表明:TiCrSiCN和TiCrSiCON纳米复合涂层均与基体结合良好;TiCr基纳米复合涂层耐冲蚀磨损性能是H13钢的4~5倍,TiCrSiCON具有比TiCrSiCN更好的耐冲蚀性能;TiCrSiCN、TiCrSiCON、H13钢的极化电阻依次降低;氧元素有利于提高TiCr基涂层与基体的结合力,但会降低涂层的韧性和耐腐蚀性能。

等离子增强型化学气相沉积条件对氮化硅薄膜性能的影响

等离子增强型化学气相沉积(PECVD)氮化硅技术是目前半导体器件在合金化后低温生长氮化硅的唯一方法。研究了由进口PECVD设备制备的氮化硅薄膜性质与沉积条件的关系,测定了生成膜的各种物理化学性能,详细探讨了各种沉积参数对薄膜性能的影响,提出了沉积优质氮化硅薄膜的工艺条件。

表面等离子增强太阳电池及其研究进展

利用各种金属纳米微粒在薄膜太阳电池表面产生的等离子光散射与光俘获效应,可以有效增加太阳电池对入射光子能量的吸收,由此达到提高太阳电池转换效率的目的。首先,介绍了发生在薄膜太阳电池表面的等离子增强效应和表面等离子增强太阳电池的结构类型。然后,评述了一些典型表面等离子增强太阳电池在光伏特性方面的研究进展,如Si基薄膜表面等离子增强太阳电池、量子阱表面等离子增强太阳电池和有机薄膜表面等离子增强太阳电池。最后,指出了今后发展表面等离子增强太阳电池的一些物理思考与技术对策,如表面等离子增强效应物理机制的解释、金属纳米微粒的性质与等离子增强效应之间内在联系的阐明、新型金属纳米微粒材料的选择以及优化金属纳米结构的设计等。

等离子增强磁控溅射沉积Ti(Al)基纳米复合涂层在铸铝模具上的应用

采用等离子增强磁控溅射技术在H13钢表面制备了TiSiCN、TiSiCON、TiAlSiCN、TiAlSiCON纳米复合涂层,使用扫描电子显微镜,原子力显微镜,X射线衍射仪等研究了涂层的组织和性能,主要讨论了Al、O元素对涂层的显微组织、表面能和高温稳定性的影响。试验结果显示:O元素的加入使涂层致密度降低、表面变得粗糙且产生了少量的柱状组织,但它的加入可以降低涂层的表面能;Al元素的加入能显著降低涂层的表面能,并能提高涂层的耐高温性能。这是因为涂层在高温下没有发生分解,且Al元素在高温下形成致密的氧化膜,阻止了涂层进一步氧化。低表面能、好的耐高温性能是便于铸铝模具脱模,延长其工作寿命最有效的性能指标。

等离子增强化学气相淀积硅化钛薄膜的特性

本文以四氯化钛（ＴｉＣｌ４）和硅烷（ＳｉＨ４）为源物质，采用等离子增强化学气相淀积（ＰＥＣＶＤ）工艺结合常规热退火制备了优良的ＴｉＳｉ２薄膜．研究了淀积和退火条件对薄膜性质的影响．用四探针检测了退火前后薄膜的薄层电阻，用俄歇电子能谱（ＡＥＳ）和Ｘ射线衍射分析了薄膜的化学组成和晶体结构．

等离子增强原子层沉积低温生长GaN薄膜

采用等离子增强原子层沉积技术在低温下于单晶硅衬底上成功生长了Ga N多晶薄膜,利用椭圆偏振仪、低角度掠入射X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对薄膜样品的生长速率、晶体结构及薄膜成分进行了表征和分析.结果表明,等离子增强原子层沉积技术生长Ga N的温度窗口为210—270?C,薄膜在较高生长温度下呈多晶态,在较低温度下呈非晶态;薄膜中N元素与大部分Ga元素结合成N—Ga键生成Ga N,有少量的Ga元素以Ga—O键存在,多晶Ga N薄膜含有少量非晶态Ga_2O_3.

纯金膜表面等离子增强的旋光效应

为了研究棱镜的磁光特性对系统光学响应的影响,测试了单个BK7棱镜在全内反射条件下的旋光角度谱以及BK7棱镜与金膜组合构成Kretschmann结构的旋光角度谱,并根据传统光学理论分析了光谱的成因。理论分析结果表明:在单个BK7棱镜构成的全内反射结构中,棱镜底部对p波和s波产生的反射系数差异是导致系统进入全内反射临界角之前产生较强旋光效应的主要原因;在BK7棱镜与金膜组合构成的Kretschmann结构中,棱镜的磁光特性使得光波到达金膜表面之前产生了较小的s光分量,金膜表面等离子共振激发削弱了p光振幅,两种因素结合产生了一种新的表面等离子共振增强磁光效应的物理机制。实验结果表明:Kretschmann模式下,26nm厚金膜的表面旋光角最大为1.7°,克服了传统磁光克尔效应响应较弱的缺点。

利用等离子增强化学汽相沉积生长初期快速结晶的纳米晶硅(英文)

成功地利用传统的等离子增强化学汽相沉积技术制备了纳米晶硅。为了提高生长初期的结晶速度,在PECVD设备和干法刻蚀设备中,利用H2/SF6等离子体对Si Nx薄膜表面进行处理。在制备纳米/微米晶粒结晶硅时常用的氢气稀释条件下,沉积得到了纳米晶硅。利用XRD和TEM观察了氢化纳米晶硅(nc-Si∶H)的微结构,发现实验成功得到了小于10 nm的晶体硅。为了检测结构和电学特性,测试了纳米晶硅薄膜的亮态和暗态电导率。室温下,电导率从非晶硅的10-10S/cm增加到10-5S/cm。

基于纳米金与纳米银簇间表面等离子增强能量转移效应特异性检测microRNA

microRNAs(miRNAs)的灵敏检测对临床诊断具有十分重要的意义。本研究采用偶联DNA聚合酶和核酸内切酶介导的恒温扩增反应实现靶标循环再生的策略,利用纳米金(Au NPs)与纳米银簇(Ag NCs)间表面等离子增强能量转移效应,开发了一种miRNA定量检测方法。在AuNPs表面组装两种探针(Probe a和Probe b)制备响应元件Probe b-Probe a-Au NP,其中Probe a通过3'端巯基共价偶联到Au NPs表面,此外具有靶标miRNA互补序列、核酸内切酶酶切序列和Probe b互补序列,Probe b为荧光Ag NCs合成模板。靶标miRNA存在时,启动酶级联恒温扩增反应,导致Probe b脱离Au NPs表面,抑制了Probe b为模板合成的Ag NCs与Au NPs间表面等离子增强能量转移效应,使得反应体系荧光信号增强。本方法的检出限为2.5×10^(-1)1mol/L,与miRNAs商业化检测试剂盒相比,避免了逆转录反应,而且操作简单,检测成本低,可应用于生物样本中miRNAs分析。

等离子增强磁控溅射Ti–Si–C–N基纳米复合膜层耐冲蚀性能研究

介绍了等离子增强磁控溅射(PEMS)技术,系统研究了其制备的Ti–Si–C–N纳米复合膜层。首先讨论该技术工作原理,并描述了膜层的制备工艺过程。通过SEM、XRD、EDS、纳米压痕、微米压痕及冲蚀试验等研究了膜层性能,发现膜层为纳米复合结构,以非晶SiCxNy为基质内含4.7～30nm的TiC0.3N0.7纳米晶。膜层硬度高达40GPa,同时研究了Si含量的影响。膜层表现出的耐冲蚀性比基体材料高100倍以上,其韧性对耐冲蚀性影响很大。讨论了溅射工艺参数对膜层微观组织结构、纳米硬度、附着力及耐冲蚀性方面的影响,同时研究了多层膜层。此类膜层有望应用于气轮压缩机及固定式涡轮的严重固体颗粒冲蚀(SPE)和液滴浸蚀(LDE)的防护。

热ALD和等离子增强ALD沉积HfO2薄膜的比较（英文）

以四(甲乙胺)铪(TEMAHf)作为前驱体,采用热原子层沉积(TALD)技术和等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术分别在硅衬底上沉积二氧化铪(HfO2)薄膜。分别研究了水和臭氧作为共反应物对TALD HfO2薄膜性能的影响及采用电容耦合等离子体(CCP)PEALD HfO2薄膜的最佳工艺条件。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)对不同工艺制备的HfO2薄膜的微观结构、表面形貌进行了表征。结果表明,反应温度为300℃时,TALD 50 nm厚的HfO2薄膜为单斜相晶体;PEALD在较低反应温度(150℃)下充分反应,所沉积的50 nm厚的HfO2薄膜杂质含量较低,薄膜未形成结晶态;PEALD工艺得到的HfO2薄膜的界面层最厚,主要为硅的亚氧化物或铪硅酸盐。电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)测试结果表明,以水作为氧源且反应温度300℃的TALD工艺所得到的HfO2薄膜,其金属-绝缘体-半导体(MIS)器件的漏电流及电滞回线最小。

[例61]等离子增强化学气相沉积DLC薄膜在汽车零部件上的应用

等离子增强化学气相沉积(PECVD)是借助微波、磁场、射频等使含有薄膜组成的气体在电场中成为等离子体状态,产生化学上非常活泼的激发态分子、原子、离子和原子团等促进化学反应,在工件表面上形成薄膜的技术。该技术的主要优点是沉积温度低、涂层表面光滑致密、摩擦因数极低、可沉积的材料范围广、涂层工艺多样性、组合性强。PECVD沉积的DLC薄膜呈sp^3和sp^2键杂化混合组成的非晶态组织,具有高硬度、极低摩擦因数、优良的耐磨性、耐腐性、化学惰性等特点。

偏压对ECR-微波等离子增强沉积ZrN薄膜的结构及性能的影响

利用ECR-微波等离子溅射沉积技术加不同偏压在45#钢基体上制备了ZrN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对薄膜的微观组织结构进行了分析。结果表明,无偏压时薄膜为非晶膜,随着偏压的升高,薄膜呈ZrN晶体结构。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试了薄膜表面形貌。薄膜表面平整,但仍存在局部缺陷;粗糙度(RMS)在0.311—0.811nm之间变化,轮廓算术平均值(Ra)在0.239—0.629nm之间变化。同时利用电化学极化实验在0.5mol/LNaCl溶液中测试了基体及薄膜的耐蚀性能,基体自腐蚀电位Ecorr为–512.3mV,样品Ecorr在–400.3—–482.6mV之间变化,45#钢基体自腐蚀电流Icorr为9.036μA,样品Icorr在0.142—0.694μA之间变化。并讨论了偏压对薄膜的微观组织和耐蚀性能产生影响的原因。

工艺参数对等离子增强磁控溅射TiAlN涂层微观结构及性能的影响

本工作引入正交试验法,以等离子增强磁控溅射TiAlN涂层的润湿性为试验指标,探究靶功率、Ar/N_(2)流量比和基体负偏压对试验指标的影响规律。使用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)分析涂层的化学成分、晶体结构、微观形貌和表面粗糙度。通过测试接触角表征涂层的润湿性。极差分析结果表明,Al靶功率和Ar/N_(2)流量比对涂层中Al含量的影响最敏感,基体负偏压是决定涂层的晶粒度、粗糙度及接触角的最主要因素。S2工艺制备的涂层具有最佳的疏水性能,接触角为120.25°。S9工艺制备的涂层具有最强的亲水性能,接触角仅为15.15°。研究结果可为工程应用涂层工艺的选择提供一定的参考依据和分析思路。

柔性衬底上使用等离子增强原子层沉积制备的氮化镓薄膜物性分析

采用等离子增强原子层沉积技术(PE-ALD)在350℃温度下,在KAPTON柔性衬底上直接生长出多晶GaN薄膜。利用低角度掠入射X射线衍射仪、AFM、SEM、TEM、XPS对薄膜的晶体结构、表面形貌及薄膜成分进行了表征和分析。结果表明,薄膜呈多晶态,且具有良好的均匀性;薄膜中的N元素全部以N-Ga键形式存在;大部分Ga元素以Ga-N键形式构成GaN;少量的Ga元素分别以Ga-Ga键和Ga-O键形式构成金属镓以及Ga2O_3。研究发现,虽然KAPTON具有较好的耐高温性,但GaN会反向扩散进入KAPTON衬底,形成具有一定厚度的GaN扩散层。

等离子增强磁控溅射氮化铬强化喷针头

喷针头是自动喷号机中喷枪的易损部件,其耐磨性直接影响自动喷号机的打印标号效果。为延长其使用寿命,本文采用等离子增强磁控溅射技术,通过调控热丝放电电流、反应气体通量和镀膜时间,在喷针头表面制备化学计量比和厚度不同的氮化铬薄膜。实验结果表明,热丝放电电流大、镀膜时间短且氩氮比高时,氮化铬薄膜的硬度、模量及膜基结合强度较高。热丝电流5 A×4、气压0.35 Pa、N2与Ar流量为1∶1的条件下镀膜60 min,获得厚度1.25μm的氮化铬薄膜,其膜基结合强度高达87 N,涂覆氮化铬的喷针头耐磨性能提高至原来的2倍。

TEL推出等离子增强型批处理热CVD系统

设在德州奥斯汀的TEL美国总部日前推出用于先进薄膜淀积的IRad，一种300mm等离子增强批处理热化学汽相淀积（CVD）系统。IRad系统是基于全面的经生产验证的TEL FORMULATM装料尺寸可变的反应器设计基础之上开发研制出的。