Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能

采用交替电化学沉积和烧结的方法在Fe-13Cr合金表面制备（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层复合膜。采用高分辨扫描电镜（FE-SEM）对微叠层进行表征，结果表明（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层具有纳米结构。采用SEM，DES和增重法用来研究Fe-13Cr合金沉积（ZrO2-Y2O3）／（Al2O3-Y2O3）微叠层的抗氧化性能。实验结果表明，这种微叠层对合金抗氧化性能的提高优于分别沉积ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜，其抗氧化性能随着涂层中层次的增加而提高。这些有益效应可归于这种微叠层综合了ZrO2-Y2O3或Al2O3-Y2O3膜的各种优点同时克服了缺点。

原子层淀积Al_2O_3薄膜的热稳定性研究

以Al(CH3)3和H2O为反应源,在270℃下用原子层淀积(ALD)技术在Si衬底上生长了Al2O3薄膜．采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析手段对Al2O3薄膜的热稳定性进行了研究．结果表明刚淀积的薄膜中含有少量Al-OH基团,高温退火后,Al-OH基团几乎消失,这归因于Al-OH基团之间发生反应而脱水．退火后的薄膜中O和Al元素的相对比例(1．52)比退火前的(1．57)更接近化学计量比的Al2O3．FTIR分析表明,在刚淀积的Al2O3中有少量的-CH3存在,-CH3含量会随热处理温度的升高而减少．此外,在高温快速热退火后,Al2O3薄膜的表面平均粗糙度(RMS)明显改善,900℃热退火后其RMS达到1．15nm．

基于超薄Al2O3栅绝缘层的低工作电压IGZO薄膜晶体管及其在共源极放大器中的应用

随着薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)在各类新兴电子产品中得到广泛应用,作为各类电子设备的关键组件,其工作电压和稳定性面临着巨大挑战。为了满足未来高度集成化、功能复杂的应用场合,实现其低工作电压和高稳定性就变得异常重要。我们在150 mm×150 mm大面积玻璃基底上,采用磁控溅射非晶铟镓锌氧化物(amorphous indium-gallium-zinc-oxide,a-IGZO)作为有源层,以原子层沉积(ALD)Al2O3为栅绝缘层,制备了底栅顶接触型a-IGZO TFT,并研究了50,40,30,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层对TFT器件的影响。其中,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层TFT具有最优综合性能:1 V的低工作电压、接近0 V的阈值电压和仅为65.21 mV/dec的亚阈值摆幅,还具有15.52 cm^2/(V·s)的高载流子迁移率以及5.85×10^7的高开关比。同时,器件还表现出优异的稳定性:栅极±5 V偏压1 h阈值电压波动最小仅为0.09 V以及优良的150 mm×150 mm大面积分布均一性。实现了TFT器件的低工作电压和高稳定性。最后,以该TFT器件为基础设计了共源极放大器,得到14 dB的放大增益。

ZnO和Al_2O_3缓冲层对AZO透明导电膜薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,以纯度为99.9%,质量分数98%ZnO、2%Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,在预先沉积了ZnO和Al2O3的玻璃衬底上制备了Al2O3掺杂的ZnO薄膜。研究并对比了两种不同的缓冲层对ZnO∶Al(AZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。并借助X线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)等方法测试和分析了不同缓冲层,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能的影响。结果表明:加入缓冲层后,在衬底温度为200℃时,溅射30min,负偏压为60V、在氮气气氛下经300℃退火处理后,制得薄膜的可见光透过率为83%～87%,AZO薄膜的最低电阻率,从9.2×10-4Ω.cm(玻璃)分别下降到8.0×10-4Ω.cm(ZnO)和5.4×10-4Ω.cm(Al2O3)。

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。

不锈钢基Al_2O_3/SiC双层薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢上分别制备了SiC单层膜和Al2O3/SiC双层膜,研究了溅射气压,溅射功率以及退火温度对性能的影响。对比了二者的结构、硬度以及耐腐蚀性。结果表明,Al2O3缓冲层降低了SiC薄膜与奥氏体不锈钢基底的热失配和晶格失配,减少了因其而产生的缺陷,从而改善了奥氏体不锈钢上SiC薄膜的结晶质量。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2薄膜工艺参数探讨

用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2-ZrO2复合薄膜,研究溶胶成分和烧结工艺对薄膜质量的影响.通过黏度测试、热重分析、X射线衍射分析(XRD)及原子力显微镜分析(AFM)等测试方法对溶胶的稳定性、复合膜的热稳定性、晶相组成及表面形貌等进行分析.结果表明,当Al2O3∶SiO2∶ZrO2(mol/mol/mol)=1∶2∶0.5时,制得的溶胶粘度适中为3.22mPa·s、透明稳定,且干凝胶无开裂;以0.5℃/min的升温速率升至600℃焙烧2h,并在75℃和240℃附近以0.25℃/min的速率缓慢升温且适当保温后,可得外观透明、性能稳定的Al2O3-SiO2-ZrO2复合薄膜,并且薄膜呈致密性、表面平整、结构均匀、无裂纹.

采用水基原子层沉积工艺在石墨烯上沉积Al_2O_3介质薄膜研究

采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜,研究了Al2O3成核机理.原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明,沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况,物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3成核的关键,物理吸附水分子的均匀性直接影响Al2O3薄膜的均匀性.在适当的温度窗口(100～130℃),Al2O3可以均匀沉积在石墨烯上,AFM测得Al2O3薄膜表面均方根粗糙度(RMS)为0.26 nm,X射线光电子能谱(XPS)表面分析与元素深度剖析表明,120℃下在石墨烯表面沉积的Al2O3薄膜中O和Al元素的含量比约为1.5.拉曼光谱分析表明,采用H2O-based ALD工艺沉积栅介质薄膜不会降低石墨烯晶体质量.

YSZ/Al_2O_3/YSZ多层陶瓷叠层制备方法的研究

本文分别采用三种叠层方式制备YSZ/Al2O3/YSZ多层陶瓷,通过实验得出:由于YSZ与Al2O3陶瓷烧结性能的差异,导致YSZ与Al2O3陶瓷叠层共烧时容易分层翘曲,YSZ与Al2O3主要依靠层间的物理啮合作用而结合。通过在流延YSZ层与丝网印刷Al2O3层之间增加印刷YSZ过渡层的叠层方法,可以改善YSZ流延层与Al2O3丝网印刷层之间的结合,而得到结合良好的YSZ/Al2O3/YSZ多层陶瓷共烧结合界面。

原子层沉积Al_2O_3薄膜钝化n型单晶硅表面的研究

以三甲基铝(TMA)和水为反应源,采用原子层沉积(ALD)技术在n型单晶硅表面沉积15nm、30nm和100nm的Al2O3薄膜,并对样品进行快速退火(RTA)处理。采用少子寿命测试仪测试样品的有效少子寿命,获得了表面复合速率(SRV),通过X射线光电子能谱(XPS)分析了薄膜的化学成分,在此基础上研究了薄膜厚度及退火条件对钝化效果的影响,并分析了钝化机理。结果表明:ALD技术制备的Al2O3薄膜经退火后可使n型单晶硅SRV值降低到7cm/s,表面钝化效果显著。

溶胶凝胶法制备以Al_2O_3为界面修饰层的铪铟锌氧薄膜晶体管

利用溶液法制备了以HfSiOx为绝缘层、HfInZnO为有源层、Al_2O_3为界面修饰层的TFT器件。HfSiOx薄膜经Al_2O_3薄膜修饰后,薄膜表面粗糙度从0.24nm降低至0.16nm。Al2O3薄膜与HfSiOx薄膜之间的界面接触良好,以Al_2O_3为界面修饰层的TFT器件整体性能得到提升,具体表现为:栅极电压正向和反向扫描过程中产生的阈值电压漂移显著减小,器件的阈值电压和亚阈值摆幅降低,迁移率与开关比增大。研究证明,溶液法制备Al_2O_3薄膜适合作为改善器件性能的界面修饰层。

硅片表面原子层沉积Al_2O_3薄膜及其长期腐蚀行为

目前,对硅基材表面利用原子层沉积技术(ALD)制备的Al_2O_3薄膜的耐蚀性鲜见研究报道。利用ALD技术在硅片表面制备非晶Al_2O_3薄膜。采用扫描电镜(SEM)观察薄膜的表面及截面形貌;采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析薄膜的价键结构;通过交流阻抗谱和动电位极化曲线研究硅基材与薄膜在不同浸泡时间下的耐腐蚀性能;采用光学显微镜观察腐蚀过程中基材与薄膜的表面形貌。结果表明:ALD非晶态Al_2O_3薄膜具有致密结构,在浸泡过程中,镀膜基材比裸基材具有更好的耐腐蚀性能;且在长期浸泡情况下,Al_2O_3薄膜对基材仍能起到良好的保护作用。

基于Sb_2O_3/Ag/Sb_2O_3叠层透明导电薄膜的自组装沟道透明薄膜晶体管

首次利用Sb2O3/Ag/Sb2O3(SAS)叠层透明导电薄膜作为透明电极,并采用衍射自组装沟道的方法研制了一种透明薄膜晶体管。通过一次掩模工艺,在电子束热蒸发过程中的SAS源漏电极之间制作沟道层。SAS透明导电薄膜具有优异的光电性能。研制的透明薄膜晶体管具有良好的器件性能,其迁移率高达11.36cm2/(V·s)。整个器件在可见光范围内的平均透过率为80%。结果表明,这种透明薄膜晶体管有希望应用于低成本透明光电子产品中。

利用原位压痕技术表征原子层沉积Al2O3超薄纳米薄膜的力学性能

通过原子层沉积技术(ALD)在Si基片上制备厚度为20~60nm的Al2O3薄膜,采用三维光学显微镜和透射电子显微镜分别分析了它们的表面粗糙度和微观形貌;采用自主研发的扫描电子显微镜/扫描探针显微镜(SEM/SPM)联合测试系统对样品薄膜进行了原位纳米压痕实验,基于Hertz弹性接触理论对其弹性模量进行分析,利用Hay模型消除基底对测量结果的影响,并对模型中由于压头形状不同产生的误差进行了修正,最终计算出薄膜的实际弹性模量值。实验结果表明:ALD制备的Al2O3薄膜为非晶态,表面粗糙度不随厚度的增大而增大。薄膜弹性模量值没有表现出明显的小尺寸效应,去基底效应后得到的弹性模量值为(175±10)GPa。同一压入比条件下,薄膜厚度越小基底效应越明显。

氟化镁基底上HfO_2中间层对Al_2O_3薄膜微观组织和力学性能的影响（英文）

采用电子束蒸镀技术在氟化镁基底上制备了单层Al_2O_3薄膜和含有HfO_2中间层的HfO_2/Al_2O_3双层薄膜。在空气中对所制备的薄膜进行1 h 600℃的退火处理。通过掠入角X射线衍射仪(GIXRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、纳米压痕和划痕法对薄膜的微观结构、红外透过率和力学性能进行了表征。结果表明:退火处理后HfO_2/Al_2O_3双层薄膜中形成了一层树枝状的新层,这种新层的硬度大于17.5 GPa。这种高硬度的新层能够保护氟化镁基底不被划伤。从GIXRD图谱中只能找到单斜相HfO_2的衍射峰,而Al_2O_3薄膜仍然保持非晶态。从这些结果中可以推断出HfO_2从非晶态向单斜相的转变促进了这种树枝状新层的产生,也正是这种新层提高了保护薄膜的力学性能。

共沉淀法制备ZrO_2-Al_2O_3纳米复合氧化物的物相表征

用Al(NO3)3和ZrO(NO3)2混合溶液,加氨水共沉淀制备了一系列Al2O3含量由低到高的ZrO2-Al2O3复合氧化物,用XRD、XPS、BET等实验手段对其进行了表征.结果表明,随着一种组分含量由低到高,其主要存在形式按形成固溶体-表面单层分散-析出单独晶相的规律变化,而一种组分的加入均使另一种组分的XRD衍射峰明显宽化,晶粒变细;复合氧化物的比表面明显大于两种组分纯样品比表面的简单加和.实验表明体系中两种组分存在相互表面单层分散,即在一定的相对含量范围内,该体系的任一组分的微晶固溶体都既接受另一组分在其表面上的单层分散,同时也在另一组分的微晶固溶体表面上单层分散.相互单层分散和固溶体的生成都可能使高温焙烧时微晶的增大受到抑制,从而维持了样品的高比表面.

提高钢基表面Al_2O_3薄膜结合力的研究

采用射频磁控溅射法在40Cr基体上制备了非晶态Al2O3薄膜,并研究了工艺参数(溅射功率,工作气压,溅射时间)、预处理工艺以及中间层对薄膜结合性能的影响。试验结果表明,采用射频溅射法,在功率为250W、工作气压为5.0Pa、时间为3h条件下制备的薄膜结合力最好。基体经过腐蚀预处理和加入镍磷中间层均能改善膜基结合力,后者效果更显著。

电子束共蒸发Al_2O_3-La_2O_3和ZrO_2-Ta_2O_5复合薄膜的介电性能研究

Al2O3、ZrO2、Ta2O5和La2O3薄膜在栅介质、无机EL介质和光学薄膜方面有着重要用途,但对其复合薄膜介电性能方面的研究很少。文章采用电子束共蒸发法制备了厚度分别为414nm和143nm的Al2O3-La2O3(ALO)和ZrO2-Ta2O5(ZTO)复合薄膜,用Sawyer-Tower电路测得介电常数分别为17和34,反映介电损耗的参数△Vy分别为0.013V和0.56V,击穿场强分别为128MV/m和175MV/m,在50MV/m场强下,ALO的正、反向漏电流密度分别为3.1×10-5A/cm2和4.1×10-5A/cm2,ZTO的正、反向漏电流密度分别为3.9×10-5A/cm2和3.7×10-5A/cm2。另外,实验还与电子束蒸发和反应溅射制备的Al2O3、ZrO2、Ta2O5的介电性能做了比较,结果表明,上述复合薄膜单独作为无机EL绝缘层是不合适的。

退火时间对FeGaB/Al2O3多层薄膜性能的影响

现代电子元器件的高速发展,以及磁性元器件小型化、集成化需求日益增长,推动了纳米级磁性功能薄膜材料的研究。以高饱和磁致伸缩系数、低矫顽力的FeGaB薄膜材料为研究基础,以提高薄膜软磁性能为目标,使用脉冲激光沉积系统制备了FeGaB/Al2O3复合多层薄膜,发现在350℃的生长环境下,未退火的样品成膜质量较好,但软磁性能一般。为了提高磁性能,进行一组不同退火时间下的退火实验,实验发现样品的铁磁共振线宽较大,且退火时间对吸收峰强度影响较大。

非晶硅缓冲层在具有Al_2O_3门绝缘子的多晶SiGeTFT中的作用

ＳｉＧｅ 合金具有较高的载流子迁移率与较低的结晶温度， 比Ｓｉ 更适合用作薄膜晶体管（ ＴＦＴ） 。最近，我们已证实，利用Ａｌ２Ｏ３ 作多晶ＳｉＧｅ ＴＦＴ的门绝缘子，可使界面得到显著改善。虽然已经证明，由Ｓｉ 缓冲层的高温氧化形成的ＳｉＯ２ 可改善界面质量，但是还不清楚在ＳｉＧｅ 有源层与Ａｌ２Ｏ３ 门电介质之间插入一α＿Ｓｉ 缓冲层能否进一步提高界面的质量。在本研究中，对于有、无α＿Ｓｉ 缓冲层的多晶ＳｉＧｅ ＴＦＴ