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中红外完全光子带隙Ge反蛋白石三维光子晶体的制备

李宇杰 , 谢凯 , 许静

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2009.05.013

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3.4μm处,测试的光学性能与理论计算基本吻合.

关键词: 光电子学 , 锗反蛋白石 , 光子晶体 , 完全光子带隙 , 等离子增强化学气相沉积 , 溶剂蒸发对流自组装 , 中红外

PECVD法制备硅基ZnO薄膜光学性能的研究

王应民 , 杜楠 , 蔡莉 , 李禾 , 程国安

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.11.017

使用薄膜分析系统研究在不同衬底温度下生长的硅基ZnO薄膜反射谱,了解衬底温度对薄膜的结晶状况影响.研究结果表明,随衬底温度的升高,晶粒之间融合长大,薄膜的折射率增大;在衬底温度450℃时生长的ZnO薄膜,薄膜的折射率最大为4.2,反射谱的吸收边更接近380nm,在520nm处有一个弱的吸收峰,与ZnO薄膜的PL谱测试结果一致.再升高衬底温度,晶粒会出现异常长大,晶粒排布将受到影响,导致薄膜折射率下降.

关键词: Si(111) , ZnO薄膜 , 等离子增强化学气相沉积 , 反射光谱

PECVD法制备类金刚石薄膜的摩擦学性能

王庆良 , 孙彦敏 , 张磊

材料研究学报

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(rf-PECVD),在45钢表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜,借助激光拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM),分析了DLC膜的键结构、表面形貌和结构特征,用原位纳米力学测试系统测定了薄膜的硬度.以GCr15钢为摩擦副材料,用UMT-Ⅱ摩擦磨损实验机考察了不同载荷和滑行速度条件下DLC膜的摩擦膺损性能,并分析了磨损机理.结果表明,在45钢表面沉积的薄膜具有典型的类金刚石薄膜的结构特征,薄膜表面由致密的纳米级颗粒组成,具有较高的硬度.在各种摩擦蘑损实验条件下DLC薄膜表现出良好的抗磨损性能,摩擦系数均明显比45钢的低,尤其在高速低载下摩擦系数低至0.008.

关键词: 材料表面与界面 , 等离子增强化学气相沉积 , 类金刚石膜 , XPS , 摩擦磨损

射频功率对富硅-氮化硅薄膜结构及性质影响

乌仁图雅 , 周炳卿 , 高爱明 , 部芯芯 , 丁德松

人工晶体学报

采用等离子体增强化学气相沉积法,以SiH4、NH3和N2为反应气源,通过改变射频功率制备富硅-氮化硅薄膜材料.利用傅里叶变换红外吸收光谱,紫外-可见光透射光谱,扫描电镜等对薄膜材料结构与性质进行表征.实验表明,随着射频功率的逐渐增加,薄膜光学带隙缓慢减小、有序度增加,薄膜材料中的Si-H键、N-H键缓慢减小,Si-N键增多.分析结果发现,适量的增加射频功率有利于提高样品反应速率,使薄膜有序度增加,致密性增强,提高薄膜质量,但过高的射频功率会使薄膜质量变差.

关键词: 富硅-氮化硅薄膜 , 等离子增强化学气相沉积 , 射频功率 , 沉积速率

硼掺杂对非晶硅薄膜微结构和光电性能的影响

张溪文 , 沈大可 , 韩高荣

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2001.01.007

以硅烷(SiH4)和硼烷(B2H6)为气相反应先驱体,采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备出轻掺硼非晶氢硅薄膜。X射线衍射、原子力显微镜和光、暗电导测试表明,一定程度的硼掺杂提高了非晶氢硅薄膜的电导率,降低了非晶氢硅薄膜的光、暗电导比,并促进了非晶氢硅薄膜中硅微晶粒的生长。红外吸收谱研究预示了大量的硼原子与硅、氢原子之间能形成某些形式的复合体,仅有少量硼元素对P型掺杂有贡献。

关键词: 非晶硅薄膜 , 硼掺杂 , 等离子增强化学气相沉积

外置式电感耦合化学气相沉积法低温制备SiO2薄膜

席俊华 , 刘永强 , 杨凌霞 , 季振国

材料科学与工程学报

设计了一种外置式电感耦合等离子增强化学气相沉积装置,并利用该装置在n型硅片上低温沉积了SiO2薄膜.通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外吸收谱(FTIR)等对生长的薄膜进行表征.SEM测试结果表明,利用该装置沉积的SiO2薄膜表面平整,薄膜均匀性好;根据FTIR图中Si-O峰的横向与纵向光学声子吸收峰的分析发现,沉积功率越大,薄膜越疏松;等离子体区域内不同位置沉积的薄膜均匀,能够用于大规模、大面积的工业生产.此外,为了方便地获知SiO2薄膜的厚度,我们推导出了50W的功率下,薄膜厚度随沉积温度、沉积时间变化的经验公式.

关键词: 二氧化硅薄膜 , 电感耦合 , 等离子增强化学气相沉积

掺硼非晶硅薄膜的微结构和电学性能研究

张溪文 , 韩高荣

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2003.02.009

以硅烷 (SiH4)和硼烷 (B2H6)为气相反应先驱体,采用等离子体增强化学气相沉积法 (PECVD)制备出能应用于液晶光阀光导层的硼掺杂非晶氢硅薄膜. X射线衍射、原子力显微镜和光、暗电导 测试表明,一定程度的硼掺杂提高了非晶氢硅薄膜的电导率、降低了非晶氢硅薄膜的光、暗电导比; 硼掺杂促进薄膜晶态率的增加和硅晶粒尺寸的增大,薄膜的结晶状态将逐渐从非晶硅过渡到纳米 硅,最后发展为多晶硅.红外吸收谱研究表明了大量的硼原子与硅、氢原子之间能形成某些形式的 复合体,仅有少量硼元素对受主掺杂有贡献.

关键词: 非晶硅薄膜 , 硼掺杂 , 等离子增强化学气相沉积

化学气相沉积制备纳米结构碳化钨薄膜

郑华均 , 黄建国 , 马淳安 , 赵峰鸣 , 朱英红

功能材料

采用氟化钨(WF6)和甲烷(CH4)为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备具有纳米结构的碳化钨薄膜.采用SEM、XRD、EDS等方法表征了碳化钨薄膜的形貌、晶体结构和化学组成.通过表征,表明在前驱体混合气体中的甲烷与氟化钨气体的流量比(碳钨比)为20、基底温度为800℃的条件下得到的碳化钨薄膜是由直径为20~35nm的圆球状纳米晶构成.通过分析影响薄膜的晶体结构、化学组成的因素后,认为要得到具有纳米晶结构的碳化钨薄膜,主要应控制前驱体气体中的碳钨比以及基底温度.

关键词: 碳化钨 , 纳米结构薄膜 , 等离子增强化学气相沉积

PECVD法制备类金刚石薄膜的摩擦学性能

王庆良孙彦敏张磊

材料研究学报

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(rf--PECVD), 在45钢表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜, 借助激光拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM), 分析了DLC膜的键结构、表面形貌和结构特征, 用原位纳米力学测试系统测定了薄膜的硬度。以GCr15钢为摩擦副材料, 用UMT--Ⅱ摩擦磨损实验机考察了不同载荷和滑行速度条件下DLC膜的摩擦磨损性能, 并分析了磨损机理。结果表明, 在45钢表面沉积的薄膜具有典型的类金刚石薄膜的结构特征, 薄膜表面由致密的纳米级颗粒组成, 具有较高的硬度。在各种摩擦磨损实验条件下DLC薄膜表现出良好的抗磨损性能, 摩擦系数均明显比45钢的低, 尤其在高速低载下摩擦系数低至0.008。

关键词: 材料表面与界面 ,  PECVD ,  diamond–like carbon films , XPS , friction and wear

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