【精品文章】二氧化硅薄膜应用及制备方法
SiO2薄膜制备的现行方法综述
SiO2薄膜制备的现行方法综述在导电基体上制作薄膜传感器的过程中，需要在基体与薄膜电极之间沉积一层绝缘膜。
二氧化硅薄膜具有良好的绝缘性能，并且稳定性好，膜层牢固，长期使用温度可达1000℃以上，应用十分广泛。
通常制备SiO2薄膜的现行方法主要有磁控溅射、离子束溅射、化学气相沉积、热氧化法、凝胶－溶胶法等。
本文系统阐述了各种方法的基本原理、特点及适用场合，并对这些方法做了比较。
正文：SiO2薄膜以其优异的性能在半导体、微波、光电子、光学器件以及薄膜传感器等领域获得了广泛的应用。
在微电子技术中SiO2膜被用作扩散掩蔽层、MOS器件的绝缘栅、多层布线的绝缘隔离层以及器件表面的钝化保护层等。
SiO2膜还以其折射率低（n=1.458）、透光性好的特性用于光学零件的表面防护以及减反射涂层。
此外SiO2膜具有良好的绝缘性、稳定性和机械特性，硬度高、结构精细、膜层牢固、抗磨耐腐蚀、熔点高而用于多层薄膜传感器的绝缘层。
为此，多年来人们对SiO2膜制作方法及性能等进行了广泛的研究。
对于应用于微电子技术和传感器技术中的SiO2膜，人们关心的是SiO2薄膜的介电常数、击穿场强、绝缘电阻、固定电荷和可动电荷密度等电性能指标。
应用于光学镀膜领域的SiO2膜，人们更关心膜层的折射率、消光系数及透明区间等光学性能指标。
通常制备SiO2薄膜现行方法主要有磁控溅射、离子束溅射、化学气相沉积(CVD)、热氧化法、凝胶- 溶胶法等。
1、SiO2薄膜的制备方法1.1、磁控溅射磁控溅射自1970年问世以来，由于其沉积速率快、衬底温度低、薄膜厚度的可控性、重复性及均匀性与其它SiO2薄膜制备方法相比有明显的改善和提高，避免粉尘污染，以及溅射阴极尺寸可以按比例扩大等优点，已应用于从微电子器件到数平方米玻璃镀膜的诸多领域，并逐渐发展成为大面积高速沉积的主流方法。
溅射的一般原理是将衬底承片台正对着靶，在靶和衬底之间充入氩气（Ar），由于电场作用气体辉光放电，大量的气体离子将撞击靶材的表面，使被溅射材料以原子状态脱离靶的表面飞溅出来，淀积到衬底上形成薄膜。
二氧化硅膜制备
二氧化硅薄膜的制备及应用学号：************ **：**专业班级：应用物理指导老师：常启兵老师完成时间：2012-10-23 材料科学与工程学院摘要近年来，多孔Ｓｉ０２薄膜的制备及其性能表征的研究已成为材料相关领域的热点之一。
在众多的应用中，多孔Ｓｉ０２薄膜作为绝热材料的应用有着极其重要的意义，多孔Ｓｉ０２薄膜作为热绝缘材料层，用来阻隔硅基底中热电层上的热扩散。
本论文介绍了目前制备多孔Ｓｉ０２薄膜的主要工艺技术，对各工艺技术进行比较，对实验工艺进行了探索。
采用溶胶一凝胶法在硅基片上制备有隔热效果的多孔Ｓｉ０２薄膜材料，以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为原料，乙醇、乙二醇乙醚、异丙醇、水等为溶剂，再添加一定的有机添加剂、在碱催化条件下制备Ｓｉ０２溶胶，陈化后的胶体提拉成膜。
二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上广泛关注的功能材料。
通过不同的实验条件制备出各种参数的薄膜，分析加水量的多少、溶胶配比、退火温度、陈化时间等因素对薄膜的影响。
凝胶在陈化过程发生的物理化学变化、对热处理工艺中对应力，毛细管力的处理方法、化学添加剂在干燥过程中的作用溶胶．凝胶法制备多孔Ｓｉ０２薄膜的最佳工艺进行了探讨。
经过实验分析讨论，得出正硅酸乙酯：Ｈ２０＝１：１．５时的加水量，采用混合溶剂的方法，用碱催化的方法，用真空干燥箱加速溶胶速度，采用分段方法进行加热，能够得到符合隔热要求的薄膜。
利用红外光谱分析、差热分析（ＤＴＡ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、椭圆偏振仪等测试手段对薄膜的成分、表面形貌进行了分析，用粘度计测试了溶胶粘度变化、不同催化方式下的凝胶时间，用自制的设备测试了最终得到薄膜的热导率。
红外光谱分析表明所得薄膜的主要成分是Ｓｉ０２：差热分析结果表明从室温到２５０℃之间有大量的放热峰，是热处理中去除水和．ＯＨ基团最关键的时段，将这段时间的升温速度控制为０．５”Ｃ／ｍｉｎ；椭圆偏振仪和扫描电镜（ＳＥＭ）分析表明所得薄膜表面形貌良好，薄膜厚度为７００－８００ｒｉｍ；扫描电镜（ＳＥＭ）分析表明薄膜由紧密排列的Ｓｉ０２颗粒组成，颗粒和孔径的大小为３０－５０ｎｍ；由通过椭圆偏振仪得到的折射率计算出薄膜的孔隙率为５０％以上。
二氧化硅光学薄膜材料
二氧化硅光学薄膜材料二氧化硅（SiO2）是一种具有广泛应用前景的光学薄膜材料。
它具有优异的光学特性、机械性能和化学稳定性，在光学器件中具有重要的应用。
下面将从二氧化硅薄膜的制备、光学性能和应用领域等方面进行详细介绍。
首先，二氧化硅薄膜可以通过多种方法制备，常见的方法有物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。
物理气相沉积包括磁控溅射法、电弧溅射法和电子束蒸发法等。
化学气相沉积主要有PECVD和LPCVD等方法。
这些方法可以实现对二氧化硅薄膜的控制生长，使得其具有高质量和均匀性。
二氧化硅薄膜具有许多优异的光学性能。
首先，它具有宽的透过波长范围，可覆盖从紫外到红外的光谱范围。
同时，二氧化硅薄膜具有高透过率和低散射率，可以减少光能的损失和干扰。
此外，其折射率和膜层厚度可以通过控制生长条件来调节，可以用于设计和制备各种光学器件，如反射镜、光学滤波器、透镜、光波导器件等。
此外，二氧化硅薄膜还具有优异的机械性能和化学稳定性，能够保证器件的长期稳定性和可靠性。
二氧化硅薄膜在许多领域有广泛的应用。
首先，在光学涂层领域，二氧化硅薄膜可以用于增强光学器件的透过率和反射率，提高器件的光学性能。
其次，在光纤通信系统中，二氧化硅薄膜可以作为光纤的包覆材料，提高光纤的机械强度和抗折性能。
此外，二氧化硅薄膜还可以用于光学传感器、太阳能电池、显示器件等领域。
需要注意的是，在制备和应用二氧化硅薄膜时，还需要充分考虑薄膜的制备工艺和材料的特性对光学性能的影响。
例如，制备工艺中的温度、气体流量、沉积速率等参数会对薄膜的光学性能产生较大影响。
因此，在实际应用中需要进行充分的实验和测试，以确保薄膜的质量和性能能够满足应用的要求。
综上所述，二氧化硅光学薄膜材料具有优异的光学特性、机械性能和化学稳定性，在光学器件的制备和应用中具有重要的意义。
通过合理的制备工艺和设计，可以实现对二氧化硅薄膜的控制生长和优化，从而获得具有良好光学性能的薄膜材料。
刍议SiO2膜在IC工艺中的应用及其制备方法
刍议SiO2膜在IC工艺中的应用及其制备方法作者：余建张科新来源：《电子技术与软件工程》2015年第19期摘要二氧化硅膜（SiO2）由于具有理想的绝缘性能以及其致密的结构，在IC制造工艺中，可用于多层互联线的隔离以及掺杂时的掩蔽阻挡，具有广泛的应用。
本文简要介绍几种主要的SiO2的制备技术和应用，并探讨其新型的制备技术。
【关键词】二氧化硅绝缘隔离阻挡SiO2膜是集成电路制造工艺中一种广泛应用的薄膜材料，随着集成电路工艺的迅速发展及对器件可靠性要求越来越高，工艺中，对SiO2膜的质量要求也越来越高，其制备方式也越来越繁多。
在集成电路制造过程中，虽然也会用到氮化硅、磷硅玻璃等薄膜材料，此类薄膜材料也具备和SiO2膜一样的杂质掩蔽和表面钝化等功能，但由于SiO2膜在性能质量以及制备过程等方面，具有一定的优越性，因而，在目前的大规模以及超大规模集成电路制造中，SiO2膜仍然是优选的薄膜材料。
1 SiO2膜结构性质及功能1.1 SiO2膜的结构和性质二氧化硅，也即SiO2，又名硅石，在自然界中主要以石英砂，按结构可以分为结晶型和非结晶型两种。
方石英、磷石英、水晶等都属于结晶型；在氧化工艺中所制备出来的二氧化硅，都属于非结晶型，也即无定型态，是一种透明的玻璃体。
无论是结晶型还是非结晶型的SiO2，都是由Si-O四面体组成。
四面体的中心是硅原子，4个顶角上是氧原子。
从顶角上的氧到四面体中心的硅，再到另一个顶角的氧，称为0-Si-O 桥。
对于结晶型SiO2而言，0-Si-O桥的键角为109.5°，是固定的。
其四面体结构在空间中有规则的排列。
对于无定型的SiO2来说，Si-O-Si的角度不是固定的，一般分布在120°～180°之间，其结构虽然也是由Si-O四面体构成，但是其在空间中的排列是没有规则的。
结晶型SiO2中的氧，都是与两个Si-O相连接，对于非结晶型SiO2而言，虽然大部分氧与两个Si-O连接，但是也有一部分氧只与一个Si-O连接，相应的，我们把连接两个Si-O四面体的氧称为桥联氧，将至于一个Si-O连接的氧，称为非桥联氧。
二氧化硅增透薄膜的制备及多功能化研究
二氧化硅增透薄膜的制备及多功能化研究二氧化硅增透薄膜的制备及多功能化研究摘要：二氧化硅增透薄膜在光学领域有着广泛的应用。
本文主要探讨了二氧化硅增透薄膜的制备方法和多功能化研究。
通过不同的制备方法，如物理蒸发沉积、溅射沉积和化学气相沉积等，制备了二氧化硅增透薄膜，并研究了其在透射率和抗反射性能方面的影响。
此外，还对二氧化硅增透薄膜进行了多种表面改性，实现了其多功能化。
关键词：二氧化硅增透薄膜；制备方法；表面改性；多功能化1.引言随着科学技术的不断发展和人们对于能源和环保的关注，提高能源利用效率和保护环境逐渐成为了重要的问题。
在太阳能电池、显示器、光伏面板等光学领域，通过使用增透薄膜可以提高能量转换效率。
而二氧化硅作为一种无机材料，具有良好的机械性能和化学稳定性，因此被广泛应用于增透薄膜的制备。
本文主要探讨了二氧化硅增透薄膜的制备方法和多功能化研究。
2.二氧化硅增透薄膜的制备方法2.1 物理蒸发沉积物理蒸发沉积是最常用的制备二氧化硅增透薄膜的方法之一。
通过将二氧化硅材料加热至升华温度，使其蒸发并沉积于基底上。
具体的工艺参数如蒸发温度、真空度和沉积速率等对薄膜的成分和性能有着重要影响。
2.2 溅射沉积溅射沉积是一种常用的物理气相沉积技术，通常使用高能粒子轰击靶材使其溅射并沉积在衬底上。
在溅射沉积过程中，可以控制沉积速率和溅射能量等参数，以获得理想的二氧化硅增透薄膜。
2.3 化学气相沉积化学气相沉积是一种通过气相反应得到的沉积方法，可以在较低温度下制备二氧化硅薄膜。
该方法因其成膜速度快、沉积均匀性好等优点而受到广泛关注。
3.二氧化硅增透薄膜的多功能化研究3.1 表面改性二氧化硅增透薄膜的表面改性可以改变其光学性能和化学性能，实现其多功能化。
常见的表面改性方法包括硅烷偶联剂修饰、金属离子掺杂和聚集子自组装等。
这些表面改性方法可以改变薄膜的结构和界面性能，提高其透射率和抗反射性能。
3.2 多功能化应用二氧化硅增透薄膜的多功能化应用主要包括太阳能电池、显示器和光伏面板等领域。
氧化硅薄膜材料制备技术
溶胶凝胶法(Sol—Gel)
火焰水解法
(Flame Hydrolysis Deposition)火焰水解法(FHD)是一种光纤制备工艺。它具有沉积速度快、容易实现掺杂等特点。火焰水解法的原理为，在H2和O2的燃烧气氛中，通过SiCl4的水解作用，生成的SiO2细微颗粒沉积在所基的表面上。经火焰水解沉积后，将Si片送入高温炉中进行烧结，这需要很高的温度，大约1100至1300 ℃ ，烧结后得到致密化的SiO2膜。
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Hale Waihona Puke 热氧化跟基体的界面不明显，几乎不用担心薄膜与基体之间的剥离问题，可以获得优质、致密、厚度可精密控制的绝缘薄膜。
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热生长氧化法，是指硅片与氧化剂(氧、水或其他含氧物质)在高温下进行反应而生长出一层二氧化硅膜的方法。
2
热分解沉积氧化法，是利用含硅的化合物，经过热分解反应，在基片表面按沉积一层二氧化硅膜的方法。
为了防止硅烷自燃，通常使用氮气或氩气稀释硅烷。在这些条件下生长的薄膜，具有较高的绝缘强度和相当快的生长速度。
01
这种方法的特点是设备简单，温度低，不生成气态有机原子团，生长速率快，膜厚容易控制；缺点是大面积均匀性差，结构较疏松，腐蚀速度较快，且气体管道中易出现硅烷氧化，形成白粉，因而沉积SiO2粉尘的污染在所难免。
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其他氧化法：真空蒸汽法，阴极反应溅射法，阳极氧化法等。
微电子领域：在微电子工艺中，二氧化硅薄膜因其优越的电绝缘住和工艺的可行住而被广泛采用。
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光学领域：硅基SiO2光波导无源和有源器件的研究取得了长足的发展，使这类器件不仅具有优良的传导特性，还将具备光放大、发光和电光调制等基本功能，在光学集成和光电集成器件方面很有应用前景，可作为波导膜、减反膜和增透膜。
《垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料的制备及电化学研究》
《垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料的制备及电化学研究》一、引言随着纳米科技和材料科学的快速发展，垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料因其独特的结构特性和优异的物理化学性能，在电化学、光电子学、传感器等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料的制备方法，并对其电化学性能进行深入研究。
二、垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料的制备1. 材料选择与准备本实验采用硅源、表面活性剂、溶剂等原料，经过纯化处理后备用。
其中，硅源选择正硅酸乙酯（TEOS），表面活性剂选择聚氧乙烯壬基醚（P123）。
2. 制备过程（1）将P123溶于溶剂中，形成溶液；（2）将TEOS加入到P123溶液中，搅拌并加热；（3）加入酸或碱作为催化剂，继续搅拌至凝胶化；（4）将凝胶化后的物质在高温下进行热处理，去除有机物，得到垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料。
三、电化学性能研究1. 电极制备将制得的垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料切割成合适大小的薄膜片，用于电化学测试的电极制备。
2. 电化学性能测试采用循环伏安法、恒流充放电法等电化学测试方法，对垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料的电化学性能进行测试。
测试内容包括比电容、充放电性能、循环稳定性等。
四、结果与讨论1. 制备结果通过上述制备方法，成功制得垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料。
通过扫描电子显微镜（SEM）观察，发现该材料具有明显的垂直取向介孔结构。
2. 电化学性能分析（1）比电容：在一定的电压范围内，垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料表现出较高的比电容，具有较好的能量存储能力。
（2）充放电性能：该材料具有良好的充放电性能，充放电速度快，循环稳定性好。
（3）循环稳定性：经过多次充放电循环后，该材料的性能保持稳定，无显著衰减。
五、结论本文成功制备了垂直取向介孔基二氧化硅薄膜材料，并对其电化学性能进行了深入研究。
实验结果表明，该材料具有优异的电化学性能，包括较高的比电容、良好的充放电性能和循环稳定性。
二氧化硅薄膜的制备
实验方案设计方案二氧化硅薄膜的制备学院：化学与化工程学院年级： 2011级专业：材料化学姓名：**二氧化硅薄膜的制备摘要二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上广泛关注的功能材料。
论述了有关二氧化硅薄膜的制备方法,相应性质及其应用前景。
关键词：二氧化硅，薄膜，制备，应用，方法1 引言二氧化硅具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质。
通过对各种制备方法、制备工艺的开发和不同组分配比对二氧化硅薄膜的影响研究,制备具有优良性能的透明二氧化硅薄膜的工作已经取得了很大进展。
薄膜在诸多领域得到了很好的应用,如用于电子器件和集成器件、光学薄膜器件等相关器件中。
利用纳米二氧化硅的多孔性质可应用于过滤薄膜、薄膜反应和相关的吸收剂以及分离技术、分子工程和生物工程等,从而在光催化、微电子和透明绝热等领域具有很好的发展前景。
本文将对二氧化硅薄膜的制备、性能及其应用研究进行了综述。
2 实验目的学会通过施加负压，能够诱导TMOS 在ITO表面发生一个溶胶--凝胶过程，最终制备出二氧化硅薄膜。
这个方法制备的二氧化硅薄膜对可见光有一定程度的吸收，其吸光度随着沉积时间和沉积温度的该表呈现一定的变化趋势。
3 实验原理此次实验使用电化学诱导的溶胶一凝胶法制备了SiO薄膜并且使用扫描电2镜、紫外／可见光谱及循环伏安法分别对薄膜的表面形貌、光吸收特性和导电性进行了表征．实验发现：随着沉积时间的延长，所得薄膜的电阻越来越大，而且，不同沉积时间和不同的沉积温度下所制的薄膜对可见光的吸收具有一定的变化趋势；此外，我们还观察到了有一定变化规律的扫描电镜图，在此基础上，提出薄膜可能的生长机理了一种模型探讨了SiO24 实验仪器及试剂CHI660型电化学工作站购自上海辰华仪器有限公司，UV18。
0PC型紫外／可见分光光度计产自上海美普达仪器有限公司，氧化铟锡导电玻璃(ITO)购自深圳南玻集团有限公司，四甲氧基硅烷(TM()S)产自武大有机硅新材料有限公司，实验用水为UPH—II一10型优普超纯水机净化制备，其电阻率不低于18．0 MQ·cm．其余试剂均为分析纯．5实验步骤将预先切割好的ITO (3 cm × 1 cm × 0．11cm)依次用超纯水、乙醇及甲苯超声清洗5 min，接着将其用N 吹干后备用．在本实验中，三电极电池体系被组装用于电沉积实验，工作电极是ITO导电玻璃，参比电极和辅助电极分别是干汞电极和铂丝电极．实验所配的电解质溶液包含TMOS、KCI、乙醇和水，TM0S 和KCl的浓度均为0．1 mol／L．SiO 薄膜采用恒压电沉积来制备，施加电压为一1．1 V，沉积过程结束后，迅速将ITO从电池体系中取出并用超纯水对其清洗，随后将其放人干燥器中干燥一昼夜．为了研究沉积时间和沉积电压对薄膜性能的影响，在其他条件不变的情况下，笔者在一系列不同的沉积温度和沉积时间下制备了SiO。
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二氧化硅薄膜应用及制备方法
二氧化硅材料主要以粉体材料的形式出现在工业应用的各个领域，如硅微粉、硅藻土粉体、白炭黑（气相法二氧化硅）等。
本文将展现二氧化硅的另外一种形态的应用，那就是二氧化硅薄膜的行业应用。
一、二氧化硅薄膜行业应用
微电子领域：在微电子工艺中，SiO2薄膜因其优越的电绝缘性和工艺的可行性而被广泛采用。
在半导体器件中，利用SiO2禁带宽度可变的特性，可作为非晶硅太阳电池的薄膜光吸收层，以提高光吸收效率；还可作为金属2氮化物2氧化物2半导体(MNSO）存储器件中的电荷存储层，集成电路中CMOS器件和iGeMOS器件以及薄膜晶体管(TFT)中的栅介质层等。
此外，随着大规模集成电路器件集成度的提高，多层布线技术变得愈加重要，如逻辑器件的中间介质层将增加到4～5层,这就要求减小介质层带来的寄生电容。
目前普遍采用的制备介质层的SiO2，其介电常数约为4.0，并具有良好的机械性能。
如用于硅大功率双极晶体管管芯平面和台面钝化，提高或保持了管芯的击穿电压，并提高了晶体管的稳定性。
光学领域：当前Si基SiO2光波导无源和有源器件的应用技术已经非常成熟，这类器件不仅具有优良的传导特性，还具备光放大、发光和电光调制等基本功能，在光学集成和光电集成器件方面很有应用前景。
中国工程物理研究院与化学所用溶胶凝胶法成功地研制出紫外激光SiO2减反膜。
结果表明，浸入涂膜法制备的多孔SiO2薄膜比早期的真空蒸发和旋转涂膜法制备的SiO2薄膜有更好的减反射效果。
其他方面：非晶态SiO2薄膜由于具有十分优良的负电荷充电和存储能。