题目：氢化纳米硅薄膜微结构及其力学性质的研究

nc-Si:H薄膜在光电子工业等方面的潜在应用引人注目，如应用于太阳能电池、单电子传导，光存储等。研究热点主要集中于电学、光学特性及其器件制造等方面。而在器件制造和使用中材料的主要失效诸如疲劳、磨损和腐蚀等均发生于表层或近表层，因此，研究表面薄膜力学性能对保证材料使用的可靠性和使用寿命，充分发挥材料潜力有极重要的意义。本文介绍了氢化纳米硅薄膜的制备及退火处理工艺，详细讨论了如功率、偏压等重要制备工艺参数及退火处理对于纳米硅薄膜生长、微观结构、物理性质尤其是力学性质的影响。在等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统中制备出纳米硅薄膜，并将制得的部分样品分别在300°C到700°C的温度下进行退火处理。并利用X射线衍射(XRD)、Raman散射、原子力显微镜(AFM)等手段进行表征，对纳米硅薄膜的微结构进行系统的研究；采用纳米压痕硬度计测量纳米硅薄膜，研究了其力学性质。研究表明，射频功率和偏压是影响薄膜生长速率及微观结构的重要因素。只有选择适当的功率参数才能生成高质量的氢化纳米硅薄膜，功率过小时，不能生成nc-Si:H薄膜，随着功率的增加，薄膜沉积速率随之增加。增加负偏压，使晶态成分增加，而无序成分降低，薄膜有序度增强，并有促进薄膜生长的作用。相同工艺条件下，石英衬底上纳米硅薄膜的晶格取向性较硅衬底上的薄膜要好，且晶态比较硅衬底上的薄膜要高，而晶粒尺寸却小许多。就力学性质而言，以硅为衬底的纳米硅薄膜具有较强的抵抗外加负荷的能力，而在石英衬底上沉积的薄膜则具有更好的膜基界面变形协调性和更优异的弹性恢复能力。对薄膜进行退火处理，可以改善薄膜的微观结构，显著影响薄膜的力学性质。研究表明，对薄膜进行适当的退火，不仅可以使薄膜晶粒尺寸的一致性及排布的均匀性得到了明显改善，表面更加均匀，还可以提高其力学性能，本试验得到的最佳退火温度为400°C；而过高的退火温度不利于薄膜微结构的改善，从而降低了其力学性质的均匀性。