中国工程物理研究院 电子工程研究所绵阳 621999
应用电阻蒸发镀膜方法在钼基体表面沉积钛膜。采用X射线衍射仪（X-ray Diffraction，XRD）对钛膜的物相进行表征，获得钛膜的择优取向；采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）对钛膜的表面形貌进行表征，获得钛膜的晶粒尺寸分布情况及表面粗糙度；采用AFM纳米压痕技术对钛膜的力学性能进行表征，获得钛膜的弹性模量。结果表明：基体温度对钛膜的微观结构及力学性能有重要影响，在600~750 ℃范围内，随着基体温度的升高，钛膜晶粒取向的主要影响因素由应变能变为表面能，钛膜的择优取向由（101）变为（002）；基体温度的升高增强了基体表面钛原子的扩散能力，钛膜的平均晶粒尺寸、粗糙度及弹性模量均随基体温度的升高而增大。
基体温度 钛 择优取向 晶粒尺寸 纳米压痕 Substrate temperature Titanium Preferred orientation Grain size Nanoindentation
1 太原学院机电与车辆工程系, 太原 030032
2 大连理工大学, 辽宁省微纳米技术及系统重点实验室, 大连 116024
采用磁控溅射工艺, 在Pt/Ti底电极上沉积锆钛酸铅(PZT)薄膜, 研究了原位退火温度与底电极沉积温度对溅射PZT薄膜结晶取向、微观结构、介电性能、铁电性能及疲劳性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明, 随着电极沉积温度升高, Pt晶粒尺寸增大, 随着退火温度升高, PZT薄膜致密性变差。对室温制备的Pt/Ti底电极进行200 ℃原位退火30 min后, 易于促进PZT薄膜沿(100)择优取向, 而高温制备或经高温退火处理的Pt/Ti底电极更有利于PZT薄膜的(111)晶向生长。电学性能分析表明, 室温制备的Pt/Ti底电极在经200 ℃原位退火30 min后, 其PZT薄膜介电性能最优, 同时展现较高的剩余极化强度和最小的矫顽场强, 经历108次极化翻转后, 初始极化下降仅为11％。
Pt/Ti底电极 压电薄膜 原位退火 择优取向 介电性能 抗疲劳特性 Pt/Ti bottom electrode piezoelectric film in-situ annealing preferred orientation dielectric property fatigue characteristic
1 沈阳理工大学理学院, 沈阳 110159
2 中国科学院金属研究所, 沈阳 110016
为探索氧化铟基半导体薄膜择优取向的控制生长策略, 并探究晶面取向对光电性能的影响, 采用磁控溅射技术在石英(SiO2)衬底上分别制备了具有(222)和(440)晶面择优取向的氮掺杂氧化铟(In2O3:N)薄膜, 利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计对In2O3:N薄膜的晶体结构、表面形貌、元素组成、光学带隙进行了表征, 并研究了不同择优取向薄膜的光电特性。结果表明: 不同择优取向In2O3:N薄膜的氮掺杂均以替位式为主, 氮掺杂会导致氧化铟的禁带宽度减小至2.89 eV。相比(222)晶面择优取向, (440)晶面择优取向的In2O3:N薄膜的光响应时间更短。
氮掺杂氧化铟 磁控溅射 择优取向 光电探测 nitrogen-doped indium oxide magnetron sputtering preferred orientation photoelectric detection
1 渤海大学化学与材料工程学院, 锦州 121013
2 辽宁省光电功能材料与检测重点实验室, 锦州 121013
铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI3作为一种层状重金属半导体, 已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域, 最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法, 以BiI3晶体粉末作为蒸发源, 在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI3薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响, 分析了BiI3薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI3薄膜属于三斜晶系, 其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响, 在沉积温度低于270 ℃时, 沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点, 超过此温度, c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好, 晶体形貌为片状八面体。
碘化铋 气相输运沉积 薄膜 择优取向 生长机理 半导体 二维材料 BiI3 vapor transport deposition thin film preferred orientation growth mechanism semiconductor two-dimensional material
衬底温度是磁控溅射法制备氧化锌薄膜中一个非常重要的工艺指标，探索衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响对制备环保型高质量氧化锌紫外屏蔽材料具有重要意义。以质量分数99.99%的氧化锌陶瓷靶为溅射源，利用射频磁控溅射技术在石英衬底上沉积了氧化锌紫外屏蔽薄膜，通过X射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计进行测试和表征，研究了不同衬底温度对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响。实验结果表明:制备所得薄膜均为六角纤锌矿结构，具有沿(002)晶面择优取向生长的特点，其晶格常数、晶粒尺寸、透过率、光学能隙、可见荧光、结晶质量等都与衬底温度密切相关，当衬底温度为250 ℃，溅射功率160 W，氩气压强0.5 Pa，氩气流速8.3 mL/min，沉积时间60 min时，所得氧化锌薄膜样品取向性最好，晶粒尺寸最大，薄膜结构致密，具有良好的光学性能和结晶质量。
ZnO薄膜 磁控溅射 衬底温度 光学性能 择优取向 结晶质量 ZnO thin film magnetron sputtering substrate temperature optical property preferred orientation crystal quality
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 611731
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。
磁控溅射 氮氩比 Er掺杂AlN薄膜 c轴择优取向 SAW滤波器 magnetron sputtering N2/Ar ratio Er-doped AlN film c-axis preferred orientation SAW filter
三峡大学材料与化工学院，无机非金属晶态与能源转换材料重点实验室，宜昌 443002
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2.544×10-3 Ω·cm。
TGZO薄膜 溶胶凝胶法 光电性能 c轴择优取向 高透过率 TGZO thin film sol-gel method photoelectric property c-axis preferred orientation high transmittance
采用直流反应磁控溅射法, 在玻璃衬底上生长了沿(002)择优取向的AlN薄膜, 用Ｘ射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对AlN薄膜结构和表面形貌进行表征, 并测量了AlN薄膜在405 nm激光激发下的光致发光(PL)光谱。结果表明, 在不同氮气含量条件下生长的AlN薄膜均呈(002)择优取向, 薄膜表面呈小颗粒密堆积排列, 颗粒尺寸在20 nm左右。不同氮气含量条件下生长的AlN薄膜在550 nm处均有较强的由于VAl能级向价带跃迁引起的缺陷能级发光峰; AlN薄膜在589, 614, 654 nm处也有较弱的缺陷能级发光峰, 随着氮气含量增大, 缺陷能级发光峰越来越明显, 产生原因分别为ON-ON缺陷对向VAl-2ON产生的复合缺陷能级的跃迁、导带向与氧有关的杂质能级(IO)间的跃迁以及VAl-ON深能级向价带的跃迁。
磁控溅射 择优取向 光致发光 缺陷发光 magnetron sputtering preferred orientation photoluminescence defect emission
1 南开大学 电子信息与光学工程学院 电子科学与工程系, 天津 300071
2 天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室,天津 300071
采用物理气相沉积(PVD)法在ITO透明导电衬底上制备GaSb多晶薄膜.研究了衬底温度及薄膜厚度对GaSb薄膜结构特性、电学特性以及光学特性的影响.在一定条件下生长的GaSb薄膜择优取向由GaSb(111)晶向转变为GaSb(220)晶向, 这是在玻璃衬底上生长GaSb薄膜没有发现的现象.择优取向改变为(220)晶向的GaSb薄膜具有更高的霍尔迁移率.因为这种薄膜材料具有更少的晶粒间界和更少的缺陷.经优化后的GaSb薄膜的光学吸收系数在104 cm-1以上, 适用于热光伏薄膜太阳电池中.
GaSb薄膜 择优取向 热光伏(TPV) GaSb thin films the crystal orientation thermophotovoltaic
1 中国工程物理研究院 惯约实施管理中心，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
3 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 成都 610054
研究了以氯化亚铁为主盐的电镀铁工艺，通过扫描电子显微镜微观形貌分析，铁镀层具有均匀致密结构，铁晶体具有较小的尺寸。通过X射线衍射测试发现，铝基底对铁镀层具有明显的诱导作用，然而随着沉积时间的增加，铁镀层逐渐趋向于Fe（211）晶面择优取向。采用第一性原理计算了不同晶面的表面能，铁晶体不同晶面的表面能依次为Fe（211）＜ Fe（110）＜Fe（200），这很好地解释了Fe（211）晶面择优取向使体系的整体能量降低，有益于铁镀层的稳定性。
电镀铁 第一性原理 晶面 择优取向 iron electrodeposition first principle crystal face preferred orientation
