SiO_2氧化层在DI MOX法制备SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料中的作用机制

利用直接金属氧化法制备了SiC颗粒增强Al2O3-Al基复合材料,借助于XRD、光学金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对该复合材料的微观结构进行了观测,分析了SiO2氧化层的形成在复合材料制备过程中的作用。结果表明,SiO2层可以防止材料粉化现象的发生,缩短反应的孕育期,并可避免材料的胞状生长,促进材料的致密化。

用变角XPS技术定量计算超薄SiO_2层厚度

采用变角XPS技术分析单晶Si和非晶Si衬底上覆盖SiO2薄层的样品,比较变角XPS定量计算超薄SiO2层厚度的几种方法及特点,从而获得一种比较可靠稳定的分析计算方法。实际应用证明,变角XPS技术可用于MOS集成器件的超薄栅氧化层厚度常规分析和测试。

Si/SiO_2和SiN_x/SiO_2多层膜的室温光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了纳米Si/SiO2和SiNx/SiO2多层膜,得到强的可见光致发光,利用傅里叶红外吸收(FTIR)谱和光致发光(PL)谱,对其发光特性进行了研究,在374 nm和712 nm左右观察到强发光峰。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了其可能的发光机制,认为发光可能源自于SiOx界面处的缺陷发光中心。建立了发光的能隙态(EGS)模型,认为440 nm和485 nm的发光源于N-Si-O和Si-O-Si缺陷态能级。

Si／SiNx／SiO2多层膜的光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了具有强光致可见发光的纳米Si/SiNx/SiO2多层膜,利用傅立叶红外吸收(FTIR)谱,光致发光(PL)谱对其进行了研究。用260nm光激发得到的PL谱中观察到高强度的392nm(3.2eV)和670nm(1.9eV)光致发光峰,分析认为它们分别来自于缺陷态≡Si-到价带顶和从导带底到缺陷态≡Si-的辐射跃迁而产生的光致激发辐射复合发光。PL谱中只有370nm(3.4eV)处发光峰的峰位会受退火温度的影响,结合FTIR谱认为370nm发光与低价氧化物—SiOx(x<2.0)结合体有密不可分的关系。当SiO2层的厚度增大时,发光强度有所增强,800℃退火后出现最强发光,认为具有较大SiO2层厚度的Si/SiNx/SiO2结构多层膜更有利于退火后形成Si—N网络,能够得到更高效的光致发光。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了可能的发光机制,并建立了发光的能隙态(EGS)模型。

ZrO_2/SiO_2多层膜的化学法制备研究

分别以ZrOCl2·8H2O和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶 凝胶工艺制备了性能稳定的ZrO2和SiO2溶胶。用旋转镀膜法分别在K9玻璃和单晶硅片上制备了ZrO2/SiO2多层膜。采用溶剂替换和紫外光处理等手段,有效地解决了ZrO2/SiO2多层膜中膜层开裂和膜间渗透等问题。应用扫描电子显微镜观测了薄膜的表面和剖面微观形貌,并用椭偏仪测得薄膜的厚度和折射率,研究了薄膜厚度、折射率与热处理温度、紫外光处理时间的关系,对所获得薄膜的紫外 可见、红外光谱进行了分析。用输出波长1064nm,脉宽15ns的电光调Q激光系统产生的强激光进行了单层膜的辐照实验,结果发现溶剂替换后激光损伤阈值有所提高。

快速热退火对a_Si:H/SiO_2多层膜光致发光的影响

采用在等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)系统中沉积a_Si:H和原位等离子体逐层氧化的方法制备a_Si:H/SiO2 多层膜 .用快速热退火对a_Si:H/SiO2 多层膜进行处理 ,制备nc_Si/SiO2 多层膜 ,研究了这种方法对a_Si:H/SiO2 多层膜发光特性的影响 .研究发现对a_Si:H/SiO2 多层膜作快速热退火处理 ,可获得位于绿光和红光两个波段的发光峰 .研究了不同退火条件下发光峰的变化 .通过对样品的TEM、Raman散射谱和红外吸收谱的分析 ,探讨了a_Si:H/SiO2 多层膜在不同退火温度下的光致发光机理 .

TiAlN/SiO_2纳米多层刀具涂层的微观结构和超硬效应研究

通过磁控溅射方法制取了一系列不同SiO2厚度的TiAlN/SiO2纳米多层涂层,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和纳米压痕仪分别对该涂层的微观结构和力学性能进行了表征和测量。研究表明:当非晶态的SiO2厚度约小于1nm时,SiO2在TiAlN模板作用下转变为晶体结构,并与TiAlN呈共格外延生长,出现超硬效应;当SiO2厚度为0.6nm时,其硬度和弹性模量分别高达37GPa和393GPa;当SiO2厚度超过1nm时,SiO2逐渐转变为非晶结构并且破坏了多层涂层的共格外延生长,硬度随之降低。因此,可以利用该方法制备出机械性能好且耐高温氧化性的刀具涂层,以满足现代切削的需要。

SiO_2内保护层对LiB_3O_5晶体倍频增透膜损伤阈值的影响

利用离子辅助电子束沉积方法在LiB3O5基底上镀制了不加SiO2内保护层和加SiO2内保护层的倍频增透膜,测量了两类薄膜在波长1064 nm多脉冲辐照下的激光损伤阈值,获得了两种不同的损伤形貌,并对损伤原因作了初步探讨。实验结果表明:保护层的加入把由基底膜层界面缺陷吸收所决定的阈值改变到由HfO2膜层内缺陷吸收所决定的阈值,显著提高了倍频增透膜的抗激光损伤能力。

磁性Fe_3O_4@SiO_2@N_3多层纳米复合粒子的制备

采用部分还原法制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒(MNP),通过反相微乳液法在磁性Fe_3O_4纳米颗粒表面包覆SiO_2且其表面由叠氮(-N3)基团进行修饰,制备了一种新Fe_3O_4@SiO_2@N3复合材料。TEM和IR对材料形态结构及包覆情况的分析,显示SiO_2包覆在Fe_3O_4表面,形成尺寸约为50 nm,硅球结构清晰较为均匀,单分散性好的复合结构。其与3-叠氮丙基三乙氧基硅烷接枝叠氮基团,形成尺寸为70 nm左右的三层复合结构。该复合材料具有良好的分散性,可作为合成磁性纳米应用材料的中间体。

SiO_2层晶化对TiN/SiO_2纳米多层膜结构和性能的影响

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同SiO2调制层厚的TiN/SiO2纳米多层膜.利用X射线衍射,X射线能量色散谱、扫描电子显微镜、高分辨电子显微镜和微力学探针表征和研究了多层膜的生长结构和力学性能.结果表明,具有适当厚度(0.45-0.9nm)的SiO2调制层,在溅射条件下通常为非晶态,在TiN层的模板作用下晶化并与TiN层共格外延生长,形成具有强烈(111)织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高的超硬效应(最高硬度达45GPa).随着SiO2层厚度的继续增加,SiO2层转变为非晶态,阻断了多层膜的共格外延生长,使纳米多层膜形成非晶SiO2层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降.

Si/SiO_2多层膜的I-V特性研究

用射频磁控溅射法制备了Si/SiO2多层膜,并对多层膜的I-V特性实验结果进行了拟合.分析表明,Si/SiO2多层膜的I-V特性由多种因素决定,单一的电流输运模型不能控制Si/SiO2多层膜的I-V特性,多层膜结构及氧化硅层的厚度是影响薄膜I-V特性的主要因素.

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.

溶胶凝胶法制备SiO_2/TiO_2多层膜工艺研究

采用溶胶-凝胶工艺,使用旋涂方法在单晶硅片、石英玻璃和K9玻璃上制备SiO2/TiO2系列多层膜。采用椭偏仪、透射电镜等对所制得的多层膜的性能进行了研究。结果表明实验条件对SiO2/TiO2多层膜的制备非常重要。通过对实验条件的改善与优化,可以镀制出性能优良的SiO2/TiO2多层膜,以用于微型谐振腔、滤光片、一维光子晶体和传统的光学高反膜的研究。

干涉法测量SiO_2层厚度

本文从干涉原理出发,介绍干涉现象在半导体工艺上的应用。

退火温度对Ta2O5/SiO2多层反射膜结构和应力特性的影响

介质膜反射镜是星载激光测高仪系统中不可缺少的薄膜元件,其面形质量直接影响探测系统测距的分辨率和精度.本文采用离子束辅助电子束蒸发工艺在石英基底上沉积Ta2O5/SiO2多层反射膜,并在200—600℃的空气中做退火处理.通过X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计及激光干涉仪等测试手段,系统研究了退火温度对Ta2O5/SiO2多层反射膜结构、光学性能以及应力特性的影响.结果表明:Ta2O5/SiO2多层反射膜退火后,膜层结构保持稳定,膜层表面粗糙度得到有效改善;反射膜在500—600℃退火后,残余应力由压应力向张应力转变;采用合适的退火温度可以有效释放Ta2O5/SiO2薄膜的残余应力,使薄膜与基底构成的介质膜反射镜具有较好的面形精度.本文的实验结果对退火工艺在介质膜反射镜面形控制技术方面的应用具有重要意义.

溶胶-凝胶法制备SiO_2/TiO_2多层膜的研究

通过对溶胶、热处理温度以及溶胶-凝胶过程中反应和存放的环境温度及湿度等参数的调整,研究了在实验室条件下制备SiO2/TiO2多层膜的方法.已制备出折射率可调的溶胶,所镀制的SiO2薄膜折射率在1.18～1.41之间可调,TiO2薄膜折射率在1.80～2.20之间可调.采用椭偏仪、红外分光光度计、紫外-可见分光光度计等对所制得的多层膜的性能进行了研究,结果表明,实验条件对SiO2/TiO2多层膜的制备非常重要.

AlN/SiO_2纳米多层膜的超硬效应与高温抗氧化性

采用反应磁控溅射法制备了一系列不同SiO_2层厚的AlN/SiO_2纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能,研究了多层膜微结构与力学性能随SiO_2层厚的变化,考察了AlN/SiO_2纳米多层膜的高温抗氧化性.结果表明,受AlN层晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的SiO_2层在厚度<0.6nm时被强制晶化为与AlN相同的六方结构赝晶体,并与AlN形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应.SiO_2随自身层厚的进一步增加又转变为以非晶态生长,致使多层膜的外延生长结构受到破坏,其硬度也随之降低.高温退火研究表明,高硬度的AlN/SiO_2纳米多层膜的抗氧化温度为800℃,与AlN单层膜相当.SiO_2层的加入尽管能使多层膜获得较高硬度,但是并不能提高其抗氧化温度.

Cu/Ta/SiO2/Si多层膜纳米压痕与压痕下微观结构的研究

Cu/Ta/SiO2/Si多层膜结构是目前集成电路制造工艺中的常见结构,其硬度与弹性模量通过纳米压入技术测得。为了表征纳米压痕下的形变微观区域,采用聚焦离子束加工出压痕截面,同时进行扫描电子、扫描离子显微观察,发现样品衬底发生开裂,多层膜结构出现分层现象。TEM分析表明分层出现在Ta/SiO2界面,说明这是该结构的一个薄弱环节。