采用化学气相沉积法制备具有优异力学性能的含氢四面体非晶碳膜有望满足工业应用的要求。通过自主设计的等离子体增强化学气相沉积实验系统制备含氢四面体非晶碳膜, 并对其微观结构与力学性能进行研究。随着偏压从-200 V增加到-500 V, 薄膜硬度和弹性模量先增加后减少, 最大达到34.0 GPa和282.0 GPa。压应力随着偏压的变化表现出相同的变化趋势。与传统等离子体增强化学气相沉积方法相比, 自主设计的等离子体增强化学气相沉积系统制备的碳膜硬度和弹性模量明显提升, 碳膜sp3含量(摩尔分数)超过62.3%, 制备出的碳膜具有典型的含氢四面体非晶碳膜特征, 而非含氢碳膜, 主要是由于水冷射频双螺旋电极与平板电极结合增强了粒子的轰击和离化率, 提高了薄膜sp3含量。这为在工业中应用制备高硬度和弹性模量的含氢四面体非晶碳膜提供了可能。

利用有限时域差分方法设计并优化了由二氧化硅和氮化硅组成的双层和三层减反射膜, 在1550nm波长附近实现减反射效果。采用等离子增强化学气相沉积高质量的二氧化硅和氮化硅薄膜, 制备了氧化硅、氮化硅双层减反射膜, 同时制备了氮化硅、氧化硅、氮化硅三层减反射膜。测量了两种减反射膜的减反射效果, 双层减反射膜的反射率可以达到0.18%以下, 三层减反射膜比双层减反射膜具有更大的带宽。

HADS产品通常使用有机膜材料来减小寄生电容, 以实现高像素密度(PPI)显示。本文对如何改善以顶层ITO为像素电极(Pixel Top)设计的有机膜产品的公共电极ITO与数据线间短路(DCS)不良进行了工艺优化研究。首先, 通过显微镜、聚焦离子束对HADS有机膜产品DCS不良发生机理进行了分析, 进而提出了第一钝化绝缘层刻蚀工序省略、保留第一钝化绝缘层至公共电极与像素电极间第二钝化绝缘层刻蚀时进行“一步刻蚀”的工艺流程变更改善方案。针对新工艺流程验证中TFT栅极过孔处第一钝化绝缘层出现的底切不良, 通过调整等离子增强化学气相沉积成膜参数改善第一钝化绝缘层膜质, 并选取最优成膜条件进一步调整干法刻蚀参数改善刻蚀形貌, 获得了优良的栅极过孔刻蚀坡度角。优化后的“一步刻蚀”工艺进行的TFT基板, 其栅极过孔第一钝化绝缘层坡度角小于40°, 与栅极绝缘层间无明显刻蚀台阶。量产验证有机膜缺失导致的DCS发生率降为0。通过优化工艺, 在降低产品不良率的同时还减少了工艺步骤, 提升了产能。

为了制备高质量氮化硅薄膜, 采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)进行氮化硅的气相沉积, 讨论了工艺参数对薄膜性能的影响, 验证设备工艺均匀性和批次间一致性。通过高低频交替生长低应力氮化硅薄膜, 并检测薄膜应力, 对工艺进行了优化, 探索最佳的高低频切换时间。研究了 PECVD氮化硅薄膜折射率、致密性、表面形貌等性质, 制备出了致密的氮化硅薄膜。研究结果表明, PECVD氮化硅具有厚度偏差小、折射率稳定等特点, 为其在光学等领域的应用打下了基础。

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术, 以SiH4、CH4和O2作为反应气源, 通过调控O2流量在250 ℃下制备强光发射的非晶SiCxOy薄膜。利用光致发光光谱、荧光瞬态谱、Raman光谱、X射线光电子能谱及红外吸收谱对薄膜的光学性质和微结构进行表征与分析, 进而讨论其可调可见光发射机制。实验结果表明, SiCxOy薄膜发光性质与薄膜中的氧组分密切相关。随着薄膜中氧组分的增加, 其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动, 肉眼可见强的可见光发射。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的荧光寿命在纳秒范围。结合X射线光电子能谱和红外吸收谱对薄膜的相结构和化学键合结构进行分析, 结果表明薄膜的主要相结构和发光中心随O2流量的变化是其可调光发射的主要原因。

为了获得应用于AlGaAs 激光器上的优异的氮化硅薄膜，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)低温条件下在GaAs 衬底上制备了不同参数的氮化硅薄膜，利用光学膜厚仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对薄膜残余应力、表面形貌、折射率等进行了分析。结果表明，薄膜的残余应力随沉积功率的增加而变大；随气压先降低后变大，在200 Pa 时仅为6 MPa。薄膜的表面粗糙度随功率的提高而变大；随气压的提高而减小。功率和气压对薄膜的折射率影响不大，均在2.0~2.2 之间。薄膜中氢的存在形式为N-H 键。选择合适的功率和气压，可以在低温下获得极低应力和优异表面形貌的氮化硅薄膜。

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散二氧化硅(SiO2)微球组装形成三维有序胶体晶体模板。以锗烷(GeH4)为先驱体气，用等离子增强化学气相沉积法向胶体晶体 的空隙中填充高折射率材料Ge。酸洗去除二氧化硅微球，得到Ge反蛋白石三维光子晶体。通过扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换显微红外光谱仪对锗反蛋白石的形貌、 成分和光学性能进行了表征。结果表明:Ge在SiO2微球空隙内填充致密均匀，得到的锗为多晶态，锗反蛋白石为三维有序多孔结构。锗反蛋白石的测试光谱图有明显 的光学反射峰，表现出光子带隙效应。测试的完全光子带隙位于中红外3.4 μm处，测试的光学性能与理论计算基本吻合。

在等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积SiO2和SiNx掩蔽层过程中,分解等离子体中浓度较高的H原子使Mg-受主钝化,同时在p-GaN材料表面发生反应形成浅施主特性的Nv空位.高能量离子轰击造成的材料深能级缺陷增多以及沉积形成致密的SiO2和SiNx材料,阻碍了H原子向外扩散,使H原子在Ni/Au电极与p-GaN的界面处聚集,造成p-GaN近表面附近区域Mg-H络合物密度的提高,空穴浓度急剧下降,导致Ni/Au透明电极I-V特性严重恶化.选择较低的射频功率(15 W,13.56 MHz)沉积模式,经过适当的退火,可以减小沉积SiO2过程对p-GaN的影响.

采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 法在普通玻璃衬底上制备了多晶硅(p-si)薄膜.利用拉曼(Raman)散射谱、原子力显微镜(AFM)研究了衬底温度、射频功率和SiH4浓度对薄膜晶化的影响,并对其结果进行分析讨论.研究结果表明, 当衬底温度从200℃逐渐提高到400℃、SiH4浓度从5%降到1%,硅膜的晶化率逐渐提高,结构逐渐由非晶向多晶转变,射频功率对薄膜的晶化状况也有很大影响.