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氧化硅薄膜中界面脱层协同演化导致的弯曲裂纹形貌形成

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中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第9期48卷 217-226页

作者：程赋马龙倪勇中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室合肥230027

当薄膜以适当的黏附能结合在基底上时,由于残余拉伸应力的作用,薄膜会同时发生开裂和界面脱层,从而形成许多不同寻常的裂纹形貌,如螺旋、新月以及各种取向的条状.在实验上采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,溶胶镀在玻璃基片上后,通过高... 详细信息

当薄膜以适当的黏附能结合在基底上时,由于残余拉伸应力的作用,薄膜会同时发生开裂和界面脱层,从而形成许多不同寻常的裂纹形貌,如螺旋、新月以及各种取向的条状.在实验上采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,溶胶镀在玻璃基片上后,通过高温干燥引入热应力,得到了大量迥异的裂纹形貌,如直线型裂纹网络、弯曲裂纹网络以及直线型裂纹与弯曲裂纹共存的裂纹网络.光学显微镜和扫描电子显微镜观测显示弯曲裂纹与直裂纹的共存与转变和薄膜裂纹扩展是否伴随界面脱层密切相关.对在不同薄膜厚度下得到的新月裂纹进行观测,发现一定范围内新月裂纹波长与厚度之间存在线性关系.本文也报道了一些其他的特殊裂纹形貌,以及几种弯曲裂纹的生长过程.最后提出了模拟界面脱层与开裂协同演化过程的相场方法,期待未来进一步揭示弯曲裂纹形貌形成的更多细节.

关键词：氧化硅薄膜溶胶凝胶法裂纹形貌界面强度弯曲裂纹相场模拟

电子回旋共振-射频双等离子体沉积氧化硅薄膜过程中的射频偏压效应

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物理学报 2010年第2期59卷 1338-1343页

作者：柯博汪磊倪添灵丁芳陈牧笛周海洋温晓辉朱晓东中国科学技术大学近代物理系中国科学院基础等离子体物理重点实验室合肥230026

本文利用六甲基乙硅氧烷(HMDSO)和氧气(O2)为反应气体,利用微波电子回旋共振-射频双等离子体化学气相沉积法沉积氧化硅薄膜,并利用发射光谱对等离子体特性进行原位诊断.研究表明,RF偏压对氧化硅薄膜沉积速率和薄膜中的化学键结构产生有... 详细信息

本文利用六甲基乙硅氧烷(HMDSO)和氧气(O2)为反应气体,利用微波电子回旋共振-射频双等离子体化学气相沉积法沉积氧化硅薄膜,并利用发射光谱对等离子体特性进行原位诊断.研究表明,RF偏压对氧化硅薄膜沉积速率和薄膜中的化学键结构产生有意义的影响.小的直流自偏压会略微提高沉积速率;但随着直流自偏压的增加,离子轰击效应及刻蚀作用加强,薄膜的沉积速率下降.在13.56MHz和400kHz两个不同射频频率条件下所沉积的薄膜中,O和Si的比例基本相同,均超过2∶1;但400kHz射频偏压下薄膜中的碳成分比例比13.56MHz条件下的要高得多.这可以归因为高的射频偏压的应用不仅可增强离子轰击效应,而且与体等离子体相互作用,使高活性的氧原子增多;而低频偏压的作用主要是增强离子轰击效应.

关键词：电子回旋共振-射频双等离子体射频偏压氧化硅薄膜

用PECVD工艺制备功能装饰氧化硅薄膜的性能

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材料研究学报 2019年第6期33卷 467-474页

作者：张栋柯培玲汪爱英王香勇智理中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 宁波中骏森驰汽车零部件股份有限公司慈溪315300

用PECVD技术制备氧化硅薄膜,研究了生成样品的位置对薄膜成分、结构和性能的影响,探讨了制备兼具高透光性和耐刮擦性的功能装饰氧化硅薄膜的方法。结果表明,在阳极位置生成的薄膜具有Si(CH3)nO有机氧化硅结构,在380~780 nm波长范围内透... 详细信息

用PECVD技术制备氧化硅薄膜,研究了生成样品的位置对薄膜成分、结构和性能的影响,探讨了制备兼具高透光性和耐刮擦性的功能装饰氧化硅薄膜的方法。结果表明,在阳极位置生成的薄膜具有Si(CH3)nO有机氧化硅结构,在380~780 nm波长范围内透光率高达90%~98%,但是薄膜的结构疏松,硬度仅为2 GPa。提高制备温度可使薄膜硬度提高至6 GPa,但是透光率略有降低;在阴极位置生成的薄膜具有无机氧化硅复合非晶碳结构,薄膜结构致密,硬度可达15 GPa,但是在380~780 nm波长范围内透光性差;增加O2反应气体可促使碳与氧反应生成二氧化碳,非晶碳结构消失,薄膜透光率提高到99%,但是硬度降低到9 GPa。

关键词：材料表面与界面氧化硅薄膜等离子体增强化学气相沉积功能装饰

含纳米硅和纳米锗的氧化硅薄膜光致发光的比较研究

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物理学报 2001年第8期50卷 1580-1584页

作者：马书懿秦国刚尤力平王印月西北师范大学物理系兰州730070 北京大学物理系北京100871 兰州大学物理科学与技术学院兰州730000

分别以硅二氧化硅和锗 -二氧化硅复合靶作为溅射靶 ,采用磁控溅射技术在p型硅衬底上淀积了含纳米硅的氧化硅薄膜和含纳米锗的氧化硅薄膜 .各样品分别在氮气氛中经过 30 0至 110 0℃不同温度的退火处理 .使用高分辨透射电子显微镜可以... 详细信息

分别以硅二氧化硅和锗 -二氧化硅复合靶作为溅射靶 ,采用磁控溅射技术在p型硅衬底上淀积了含纳米硅的氧化硅薄膜和含纳米锗的氧化硅薄膜 .各样品分别在氮气氛中经过 30 0至 110 0℃不同温度的退火处理 .使用高分辨透射电子显微镜可以观察到经 90 0和 110 0℃退火的含纳米硅的氧化硅薄膜中的纳米硅粒 ,和经 90 0和 110 0℃退火的含纳米锗的氧化硅薄膜中的纳米锗粒 .经过不同温度退火处理的含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光致发光谱均具有相似的峰型 ,且它们的发光峰位均位于 5 80nm(2 .1eV)附近 .可以认为含纳米硅的氧化硅和含纳米锗的氧化硅薄膜的光发射主要来自于SiO2 层中发光中心上的复合发光。

关键词：光致发光纳米硅纳米锗发光中心氧化硅薄膜

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疏水性有序介孔氧化硅薄膜的制备

化学学报 2011年第6期69卷 659-665页

作者：彭迟香吴国友余煜玺程璇厦门大学材料学院材料科学与工程系厦门361005 特种先进材料福建省重点实验室厦门361005

采用溶胶-凝胶技术并结合蒸发诱导自组装工艺,以三嵌段共聚物EO20PO70EO20(P123)为模板剂,使用浸渍提拉法制备了有序介孔氧化硅薄膜,并使用不同的表面修饰剂对薄膜进行表面处理,制备了疏水性有序介孔氧化硅薄膜.利用FT-IR、小角XRD、HR... 详细信息

采用溶胶-凝胶技术并结合蒸发诱导自组装工艺,以三嵌段共聚物EO20PO70EO20(P123)为模板剂,使用浸渍提拉法制备了有序介孔氧化硅薄膜,并使用不同的表面修饰剂对薄膜进行表面处理,制备了疏水性有序介孔氧化硅薄膜.利用FT-IR、小角XRD、HRTEM分别表征薄膜的化学物种和孔结构,探讨了热处理温度和老化时间对薄膜介孔结构的影响,通过接触角测试研究薄膜的疏水性能,考察了修饰剂种类、修饰浓度和修饰时间对薄膜疏水性的影响,结果表明所制备的薄膜为高度有序的介孔氧化硅薄膜,孔径大小约为8 nm;表面修饰对薄膜的有序性有一定影响,经三甲基氯硅烷(TMCS)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)修饰后的薄膜具有很好的疏水性能,接触角分别为112°和96°;修饰后薄膜的水汽稳定性良好,仍能保持有序介孔结构,孔径达7.5 nm,接触角达93°.

关键词：有序介孔氧化硅薄膜表面修饰

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PECVD法淀积氟碳掺杂的氧化硅薄膜表征

无机材料学报 2001年第6期16卷 1169-1173页

作者：丁士进张庆全张卫王季陶复旦大学电子工程系上海200433

以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）和八氟环丁烷（Ｃ４Ｆ８）为原料，采用等离子体增强化学气相淀积（ＰＥＣＶＤ）方法制备了氟碳掺杂的氧化硅薄膜（ＳｉＣＯＦ）．样品的Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）分析表明... 详细信息

以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）和八氟环丁烷（Ｃ４Ｆ８）为原料，采用等离子体增强化学气相淀积（ＰＥＣＶＤ）方法制备了氟碳掺杂的氧化硅薄膜（ＳｉＣＯＦ）．样品的Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和傅立叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）分析表明薄膜中含有Ｓｉ－Ｆ、Ｓｉ－Ｏ、Ｃ－Ｆ、Ｃ－ＣＦｘ、ＣＦ2等构型．刚淀积的薄膜的折射率约为１．４０．对暴露在空气中以及在不同温度下退火后薄膜的折射率做了测量，并对其变化机理进行了讨论，同时表明了理想的淀积温度应是３００℃．

关键词：等离子体增强化学气相淀积氟碳掺杂氧化硅薄膜 X射线光电子能谱 FTIR 折射率

(Ce,Yb)共掺杂氧化硅薄膜的发光特性及结构

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红外与激光工程 2014年第2期43卷 595-599页

作者：李晋桃衡成林张红艳殷鹏刚北京理工大学物理学院北京100081 北京航空航天大学化学与环境学院北京100191

采用磁控溅射技术在单晶硅衬底上制备了稀土(Ce,Yb)共掺杂氧化硅薄膜,研究了薄膜样品的结构和下转换发光性质。样品的发光光谱显示,在He-Cd激光器325 nm线的激发下,Ce3+离子的发光强度较弱而Yb3+离子的发光较强;Yb3+的发光随着退火温度... 详细信息

采用磁控溅射技术在单晶硅衬底上制备了稀土(Ce,Yb)共掺杂氧化硅薄膜,研究了薄膜样品的结构和下转换发光性质。样品的发光光谱显示,在He-Cd激光器325 nm线的激发下,Ce3+离子的发光强度较弱而Yb3+离子的发光较强;Yb3+的发光随着退火温度的升高逐渐增强;这些结果加上样品的激发光谱和衰变光谱,都显示样品中发生了Ce3+到Yb3+的能量传递过程。X射线衍射结果表明,样品在高温退火时(大于1 000℃)出现晶化,形成了Ce和Yb的硅酸盐结构。笔者认为利用高温退火形成Ce的硅酸盐结构可以明显增强Yb3+的发光,从而提高薄膜的下转换发光效率。

关键词：下转换发光稀土掺杂氧化硅薄膜硅酸盐

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掺Ge氧化硅薄膜波导制备工艺与应力研究

光子学报 2018年第12期47卷 87-91页

作者：孙庆雨孙喆禹邢文超孙德贵长春理工大学理学院长春130022 吉林华微电子股份有限公司吉林吉林130031

采用等离子体化学气相沉积法在硅基底上沉积氧化硅薄膜,研究在不同工艺条件下薄膜的应力变化情况和折射率分布规律.利用应力测试仪测定晶圆在镀膜前后的形变量进而获得应力值,并用棱镜耦合仪测试薄膜折射率.在其他条件相同的情况下,SiH_... 详细信息

采用等离子体化学气相沉积法在硅基底上沉积氧化硅薄膜,研究在不同工艺条件下薄膜的应力变化情况和折射率分布规律.利用应力测试仪测定晶圆在镀膜前后的形变量进而获得应力值,并用棱镜耦合仪测试薄膜折射率.在其他条件相同的情况下,SiH_4与N_2O的流量比分别设为24、27.6和30时,在1 539nm波长下薄膜平均折射率分别为1.466 7、1.459 2和1.455 7,对应的晶圆应力向着压应力增加,分别为-50MPa、-200MPa和-430MPa.掺入8.3×10^(-7) m^3/s GeH_4后,SiH_4与N_2O的流量比分别设为22.6、24和27.6时,薄膜平均折射率分别为1.475 8、1.471 4和1.463 3,对应的晶圆应力分别为25MPa、-210MPa和-270 MPa,是从拉应力向压应力变化的过程.结果表明,SiH_4与N_2O的流量比相同时,掺入GeH_4后折射率和对应的压应力明显增加.因此,通过对工艺条件的合理选择,可制备出折射率稳定的氧化硅波导薄膜,从而提高器件在整个晶片上的成品率.

关键词：薄膜氧化硅薄膜光波导应力折射率

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氧化硅薄膜裂纹形貌及影响因素的研究

氧化硅薄膜裂纹形貌及影响因素的研究

作者：程赋中国科学技术大学

学位级别：硕士

当薄膜以适当的粘附能结合在基底上时,由于残余拉伸应力的作用,薄膜会同时发生开裂和界面脱层,从而形成许多不同寻常的裂纹形貌,如螺旋、新月以及各种取向的条状。为了研究形成不同裂纹形貌的力学机制,本文在实验上采用溶胶凝胶法制备... 详细信息

当薄膜以适当的粘附能结合在基底上时,由于残余拉伸应力的作用,薄膜会同时发生开裂和界面脱层,从而形成许多不同寻常的裂纹形貌,如螺旋、新月以及各种取向的条状。为了研究形成不同裂纹形貌的力学机制,本文在实验上采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,将氧化硅溶胶用匀胶机镀在玻璃基底上,并对薄膜层间进行不同处理以改变界面性质,同时改变匀胶机转速来控制薄膜厚度,通过高温干燥的方式引入热应力,得到了大量迥异的裂纹形貌,如直线型裂纹网络、弯曲裂纹网络以及直线型裂纹与弯曲裂纹共存的裂纹网络。光学显微镜和扫描电镜观测显示弯曲裂纹与直裂纹的共存与转变和薄膜裂纹扩展是否伴随界面脱层密切相关。实验上还对薄膜厚度对裂纹形貌的影响进行了专门分析,发现薄膜厚度对裂纹存在两方面的影响,一是厚度区间改变裂纹整体形貌,二是厚度对同种裂纹波长的影响。本文对在不同薄膜厚度下的裂纹整体形貌的改变进行了分析和归类,并特别关注了新月形裂纹的形貌,对在不同薄膜厚度下得到的新月裂纹进行观测,发现一定范围内新月裂纹波长与厚度之间存在线性关系。观测还得到了几种弯曲裂纹的生长过程,对裂纹形成裂纹网络的过程进行了简单分析。随后报道了一些新的特殊形貌的裂纹,并利用本文得出的结论分析了这些特殊形貌裂纹的形成原因。最后提出了模拟界面脱层与开裂协同演化过程的相场方法,期待未来进一步揭示弯曲裂纹形貌形成的更多细节。本文通过实验和测试对理解裂纹形貌的形成机理提供了可靠的支持,为理论和实验上更好理解裂纹形貌做了铺垫。

关键词：氧化硅薄膜溶胶凝胶法裂纹形貌界面强度薄膜厚度通道裂纹界面脱层