C轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用直流磁控反应溅射法制备AlN薄膜.研究了靶基距、衬底温度和电极材料对AlN薄膜择优取向的影响.用XRD、AFM表征了AlN薄膜的结构、表面形貌.结果表明衬底温度为300℃、靶基距为3cm,在Pt电极上可沉积高质量的C轴择优取向AlN薄膜.

退火过程对c轴择优取向的ZnO薄膜光学性质的影响

利用溶胶凝胶法在石英衬底上采用旋涂法制备出ZnO薄膜,通过X射线衍射仪发现不同的退火温度对ZnO薄膜的择优取向有很大影响;通过紫外可见分光光度计和室温发光谱可以看出,制备的薄膜有很好的光学透过性和很强的紫外发光特性,而不同的退火温度对其光学性质有很大的影响。实验发现采用此种方法在650℃左右退火是一个合适的退火温度,结构特性和光学性质都相对较好;采用热分析方法可知ZnO将在375℃左右从非晶转向结晶状态,因而在常规ZnO薄膜制备方法中增加一步500℃的热处理将有助于提高ZnO薄膜的结晶质量。

溶胶-凝胶法生长(002)高度择优取向的ZnO∶Al薄膜

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了高度择优取向的ZnO∶Al薄膜。用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）分别对薄膜结构和形貌进行了表征,用紫外-可见透射光谱和四探针研究了薄膜的光电性能。结果表明：制备的ZnO∶Al薄膜为六角纤锌矿结构,且具有明显的c轴择优取向;Al离子的掺杂浓度和退火温度对薄膜的结构、光电性能有一定的影响,薄膜在可见光区的光透过率为80%~95%;Al的掺杂浓度为1%样品在600℃下空气中退火1h后,薄膜最低的电阻率为7.5×10-2Ω.cm。

用于FBAR的C轴取向AlN压电薄膜的研制

用射频(RF)反应磁控溅射法,在硅基片上制备出了具有较低表面粗糙度、C轴择优取向的AlN压电薄膜.讨论了溅射功率对AlN压电薄膜结构和形貌的影响、氮气含量对AlN压电薄膜成分的影响以及低温退火对薄膜表面粗糙度的影响.XRD和SEM结果表明:随溅射功率增大,AlN压电薄膜C轴择优取向增强;当功率为350W时,AlN压电薄膜(002)面摇摆曲线半高宽为4.5°,薄膜表现出明显的柱状结构.EDS成分分析表明:随氮气含量的提高,AlN压电薄膜的元素比接近于化学计量比.低温退火工艺的引入将薄膜表面的均方根粗糙度由4.8nm降低到2.26nm.

AlN薄膜体声波谐振器的制备与性能分析

采用直流磁控反应溅射,在Pt电极上沉积了AlN压电薄膜,并制备了以SiO2为声反射层的体声波谐振器。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试表明,制备出的AlN薄膜具有高c轴择优取向、良好的柱状晶结构以及平滑的表面;用网络分析仪测试体声波谐振器得到较好的频率特性,即串、并联谐振频率分别为1.22 GHz1、.254 GHz,机电耦合系数为6.68%,带宽20 MHz。

溶胶-凝胶法制备掺铝氧化锌薄膜

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃片上制备了掺铝氧化锌薄膜。通过X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜的组织结构和形貌进行了表征,结果表明:用溶胶-凝胶法制得的掺铝氧化锌薄膜为纤锌矿型结构,呈c轴方向择优生长,表面均匀、致密。通过紫外-可见透射光谱(UV)和标准四探针法对薄膜的光电性能进行了研究。试验发现,当铝离子掺杂浓度为4%(摩尔分数)、溶胶物质的量浓度为0.6mol/L、前处理温度为300℃时,薄膜在可见光区的透过率超过80%,且具有较好的导电性,电阻率为8.0×10-4Ω.cm。

Mo电极上磁控反应溅射AlN薄膜

采用射频反应磁控溅射法在Mo电极上沉积了AlN薄膜。研究了溅射气压、靶基距、溅射功率、衬底温度及N2含量等不同工艺条件对AlN薄膜择优取向生长的影响。用XRD分析了薄膜的择优取向,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌。实验结果表明,靶基距和溅射气压的减小,衬底温度及溅射功率的升高有利于AlN(002)晶面的择优取向生长。氮氩比对AlN薄膜择优取向生长影响较小,N2≥50%(体积分数)时均可制得高c轴择优取向的AlN薄膜。经优化工艺参数制备的AlN柱状晶薄膜适用于体声波谐振滤波器的制备。

中频直流磁控反应溅射法制备掺铝氧化锌薄膜的研究

利用中频直流磁控反应溅射法(MF-DC-MS)在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、四探针法和分光光度计深入研究了衬底温度对AZO薄膜的结构、电学和光学特性的影响。研究结果表明3h的沉积使AZO薄膜丧失了(002)c轴择优取向。随着衬底温度由210℃升高到270℃,AZO薄膜的电阻率从7.5×10-3Ω.cm降低到2.5×10-3Ω.cm。高于270℃后,电阻率又略有升高。电阻率的变化趋势可从薄膜微观结构的角度得到合理解释。随着衬底温度的升高,AZO薄膜的吸收边先发生了蓝移。高于270℃后,又发生了红移。利用Burstein-Moss效应分析了AZO薄膜吸收边的蓝移和红移。该结果和电阻率的结果相印证。

AlN压电薄膜的制备工艺

采用射频反应磁控溅射法制备了AlN压电薄膜,并分析了制备条件对AlN薄膜性能的影响。为了确定c轴择优取向生长AlN薄膜的制备工艺参数,设计了关于溅射功率、衬底温度、氮氩体积比和气氛压强这四个参数的工艺实验,研究了不同的工艺条件对AlN薄膜质量的影响。采用X射线衍射(XRD)图谱分析了薄膜的晶格结构和摇摆曲线半高宽,采用原子力显微镜(AFM)表征了薄膜的表面形貌和均方根粗糙度。对不同制备条件下AlN薄膜样品的XRD和AFM测试结果进行了分析和讨论,最终得到了最佳的工艺参数,为下一步研究工作提供了实验依据和奠定了工艺基础。

金刚石高频SAW器件中关键材料的制备研究

采用热丝化学气相沉积(CVD)法制备了自支撑金刚石膜,再通过射频磁控溅射法沉积氧化锌薄膜在自支撑金刚石膜上。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)测试自支撑金刚石膜的表面形貌,结果表明,自支撑金刚石膜的成核面非常光滑,粗糙度约为10 nm;拉曼光谱显示成核面在1 333 cm-1附近有尖锐的散射峰,与金刚石的sp3键相对应,非金刚石相含量很少;X-射线衍射分析(XRD)显示,沉积在自支撑金刚石膜上的氧化锌薄膜为高度的c轴择优取向生长。

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其性能研究

使用溶胶-凝胶法在P型Si（100）衬底上成功地制备了具有c轴择优取向性和高可见光透射率的多晶ZnO薄膜。通过XRD、SEM以及PL光谱等分析,表明：所制备的是结晶良好的ZnO薄膜,表面均匀致密,薄膜晶粒尺寸大约在15～60nm,颗粒平均直径大约为38nm。由透射谱可知,制备的ZnO薄膜在可见光区域内薄膜的平均透射率在85%以上;由光致发光谱可知,室温下可观察到显著的紫外光发射,说明具有较好的光学性质。

溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜

采用了溶胶-凝胶工艺在普通的玻璃载玻片上成功地制备出具有c轴择优取向性、高的可见光透光率、平整均匀的氧化锌薄膜。通过XRD、AFM以及UV光谱仪等分析,其结果表明:所制备的氧化锌薄膜具有纤锌矿型结构,表面均匀致密,薄膜晶粒尺寸大约在40～90nm,溶胶浓度增大时,其晶粒大小呈增大的趋势。随着涂膜层数的增加,薄膜的(002)方向的取向度增加。薄膜在可见光区的光透过率>85%,在近紫外光波段透射率急剧减小,对应的禁带宽度为3.34eV。

ZnO薄膜p型掺杂的研究进展

作为第3代新型宽禁带Ⅱ-Ⅵ化合物短波长半导体材料的氧化锌（ZnO），具有3．37eV的禁带宽度和较小的波尔半径（1．8nm）以及高达60meV的激子束缚能，可以使ZnO在室温下实现有效的激子发射，在制备蓝光或紫外光等光电器件上比氮化镓（GaN）更有优势，展现出更广阔的应用前景。ZnO具有极高的C轴择优取向，本征ZnO具有极的高电阻，使它具有良好的压电常数与机电耦合系数，可应用于压电、声光等器件。

厚度对M型钡铁氧体薄膜结构及磁性能的影响

采用射频（RF）磁控溅射法在蓝宝石基片上制备M型钡铁氧体（BaM）薄膜,研究了薄膜厚度对BaM铁氧体薄膜的结构及磁性能影响.结果显示,样品的衍射峰全部为BaM薄膜的（00l）衍射峰,表明样品都具有良好的c轴取向性.显微结构分析结果表明,在膜厚为40~90nm范围内,薄膜样品表面主要为c轴取向的片状晶粒,未出现c轴随机取向的针状晶粒;当样品厚度增加至140nm时,出现了较明显的针状晶粒;随着薄膜厚度进一步增加到190nm时,样品表面出现了大量c轴随机取向的针状晶粒,且部分针状晶粒长度达到了μm级.磁性能测试结果显示,随着薄膜厚度的增加,薄膜样品饱和磁化强度降低,垂直膜面方向矫顽力和剩磁比减小,膜厚40~90nm范围的薄膜在垂直膜面方向获得了最大剩磁比和矫顽力,表现出较好的磁晶各向异性.

氮氩流量比对ErAlN薄膜及SAW滤波器的影响

该文采用射频反应磁控溅射方法在蓝宝石(0001)基底上沉积了不同氮氩流量比下的ErAlN薄膜,并基于ErAlN薄膜制备了声表面波(SAW)滤波器。结果表明,随着氮氩流量比的增加,薄膜结晶质量和c轴取向先变好再变差,表面粗糙度先减小后增加,当V(N2)∶V(Ar)=12∶17时,ErAlN薄膜具有最好的结晶质量和最小的表面粗糙度。基于ErAlN薄膜制备的SAW滤波器在273~288 MHz均有谐振效应,当V(N2)∶V(Ar)=12∶17时,SAW滤波器具有最小的插入损耗和最大的传输系数。

Ti含量对溶胶-凝胶法制备Ti、Ga共掺ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上沉积纳米结构Ti、Ga共掺ZnO薄膜(TGZO,Ga掺杂量为1.0%(原子分数,下同)),用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计(UV-Vis)、四探针测试仪、霍尔效应测试仪研究了Ti含量对TGZO薄膜的物相组成、表面形貌、电学和光学性能的影响。结果表明:所有TGZO薄膜均表现出六方纤锌矿的多晶结构,并具有(002)择优取向生长,在380~780 nm波长范围内具有良好的透射率(>86%);随着Ti含量的增加,TGZO薄膜的晶粒尺寸和可见光平均透射率均先增加后减小,而光学带隙和电阻率先减小后增加;Ti掺杂量为1.0%时,具有最高的可见光透射率92.82%,最窄的光学带隙3.249 eV,以及最低电阻率2.544×10-3Ω·cm。