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 .

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。

LCD工艺中使用的碱性溶液对SiO_2膜层的刻蚀作用

钠钙玻璃基片上的ＳｉＯ２膜层在很大程度上决定了液晶显示器件（ＬＣＤ）的化学稳定性及使用寿命。本文以射频溅射法制备的ＳｉＯ２膜层为样品，结合ＬＣＤ工艺特点，初步研究分析了其工艺流程中所使用的不同碱性溶液对ＳｉＯ２膜层不同的刻蚀作用。本文的结论有利于在ＬＣＤ工艺中更好地保护ＳｉＯ２膜层。

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.

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.

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.

Ti-Si-C+SiO2复合膜层的耐磨与疏水性能

本文通过真空电弧离子镀在铝合金表面制备出Ti-Si-C镀膜,将SiO2凝胶溶液涂覆在膜层表面并烘干,经修饰液浸泡后得到Ti-Si-C+SiO2复合膜层,并对其形貌、物相组成、耐磨及疏水性进行了测试。结果表明,Ti-Si-C膜层表面主要由Ti、TiC及SiC相构成,经SiO2凝胶溶液涂覆并烘干后,SiO2均匀覆盖在膜层表面。Ti-Si-C+SiO2复合镀膜在室温、施加10N载荷下摩擦系数约为0.13,在60min磨损试验期间,膜层的摩擦系数先减小后增大。膜层经磨损试验前/后的疏水角分别约为141.4°和129.1°。表明,Ti-Si-C+SiO2复合膜层具有较好的疏水性及耐磨性。

电子束蒸发SiO_2薄膜残余应力在不同湿度环境下的对比

采用电子束蒸发方法在BK7基底上制备SiO2单层膜,通过台式探针轮廓仪分别测量了大气(45%RH)和干燥环境(5%RH)中不同沉积温度下制备的SiO2单层膜残余应力,同时使用分光光度计和原子力显微镜对样品的折射率和表面形貌进行研究。测试结果表明:SiO2薄膜的残余应力在两个环境中均表现为压应力,且随沉积温度的升高均逐渐增大。干燥环境下与大气环境相比,应力值减小了约100MPa。此外,随沉积温度的升高,薄膜折射率不断增大,表面粗糙度逐渐减小。说明:随着沉积温度的变化,SiO2薄膜的微结构发生了改变。相应地,由水诱发的应力随薄膜致密度的增加而逐渐减小。

激光预处理对SiO_2单层膜中缺陷的影响

采用小光斑激光预处理扫描SiO2单层膜,利用激光损伤阈值的光斑效应对预处理前后SiO2单层膜中缺陷的影响进行分析,并引入缺陷阈值和缺陷密度来表征薄膜中引起损伤的缺陷。研究表明,激光预处理可以使SiO2单层膜在采用最大光斑条件下的损伤阈值提高1.6倍左右,并且激光预处理可清除薄膜中低阈值的缺陷。

SiO_2的赝晶化及AlN/SiO_2纳米多层膜的超硬效应

采用反应磁控溅射法制备了一系列不同SiO2层厚度的AlN/SiO2纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射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SiO2层在多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长方式及力学性能的影响.结果表明,由于受AlN六方晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的SiO2层在其厚度小于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.由于不同模量的两调制层存在晶格错配度,多层膜中产生了拉、压交变的应力场,使得多层膜产生硬度升高的超硬效应.SiO2随层厚的进一步增加又转变为以非晶态生长,多层膜的外延生长结构受到破坏,其硬度也随之降低.

TiO_2/SiO_2多层膜的带隙结构及光催化性能

利用传输矩阵法设计了由SiO2、TiO2组成的多层膜高透射率光子晶体结构,并分析了其透射谱特性,根据等效层原理改变多层膜一维光子晶体的自身结构来提高通带内特征波长附近的透射率,获得了最佳结构参数。研究结果表明,当晶格参数为150nm,填充比为0.346,周期数为6时,400nm波长附近吸收带处的透射率最低也可达96.5%,并且不论是TM模式还是TE模式,入射角在0°～45°范围内仍保持高的透射率,该结构可望用于空气净化装置以提高SiO2、TiO2光催化剂的光催化效率。

原位等离子体逐层氧化a-Si:H/SiO_2多层膜的光致发光研究

采用在等离子体增强化学汽相沉积系统中沉积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 .改变a Si:H层的厚度 ,首次在室温下观察到来自a Si:H SiO2 多层膜较强的蓝色光致发光和从 4 6 5到 4 35nm的蓝移 .x射线能谱证明 ,SiO2 层是化学配比的SiO2 ;C V特性表明 ,a Si:H SiO2 界面得到了很好的钝化 ;透射电子显微镜表明 ,样品形成了界面陡峭的多层结构 .结合光吸收谱和光致发光谱的研究 ,对其发光机理进行了讨论 .用一维量子限制模型对光致发光峰随着a Si:H层厚度的减小而蓝移作出了解释 ,认为蓝光发射可能来自a

不同基底上HfO_2/SiO_2多层膜的力学性能

用电子束蒸发技术在K9玻璃及YAG晶体上沉积了HfO2/SiO2多层膜,采用纳米划痕仪对薄膜的力学性能进行了研究。实验结果表明:沉积在YAG和K9的多层膜弹性模量分别为34.8GPa和38.5GPa,基底对薄膜的弹性模量影响较小;YAG和K9上薄膜的粘附失效临界附着力分别为5mN和7mN,薄膜与YAG基底的结合状态较K9基底的差,并且呈现不同破坏模式。从薄膜之间及膜基界面处的界面结合状态和弹性模量两方面分析解释了YAG基底和K9基底上薄膜的不同力学行为。

如何运用建中L42812-1/ZM型平板单室PECVD淀积生长速率低于100 /min的致密SiO_2膜层

本文主要通过对 PECVD 淀积 SiO_2膜的工艺原理和各工艺参数对长膜速率、致密性的影响的分析,并通过具体的工艺试验,最终得出了运用建中 L4281 2-1/ZM 型平板单室 PECVD 淀积生长速率低于100(?)/min 的致密 SiO_2膜层的最佳工艺条件。