溅射法制备梯度薄膜研究进展

梯度薄膜是一种涂覆型梯度材料,具有均质薄膜无法比拟的优越性。溅射法效率较高且环保,较广泛地应用于梯度薄膜的制备。对于反应溅射,可通过连续改变反应气体流量制得化学成分比连续变化的梯度薄膜。对于非反应溅射,可通过溅射一系列不同成分比的靶材制得梯度薄膜,但成本较高,且梯度层有限。而通过连续改变溅射参数来制备梯度薄膜是较常用的方法。     

TiN薄膜的溅射制备工艺及光学性能

在SPF－430H射频磁控溅射系统上用反应溅射方法制备TiN薄膜．研究了制备工艺，讨论了薄膜的光学性能与溅射工艺参数的关系．实验结果表明，在优化制备工艺基础上能制备出具有优良光学性能（高折射率、高透射率）的TiN薄膜．     

用PEM监控制备TiO_2薄膜及其光学性能的研究

使用金属钛作靶材,利用中频反应磁控溅射方法在玻璃基底上制备了TiO2薄膜.为使反应溅射的工作点能够稳定在"过渡区",使薄膜获得理想的化学配比和较高的沉积速率,使用了等离子体发射光谱监控法(PEM)对溅射过程进行控制.利用台阶仪测膜厚,用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计以及光学薄膜测试分析仪等手段对TiO2薄膜的结构以及光学性能进行表征,研究了不同工艺条件对薄膜结构和光学性能的影响.结果表明,较高的PEM工作点下制备的TiO2薄膜具有较高的折射率,使用PEM控制的中频反应磁控溅射方法可以制备出性能良好的TiO2光学薄膜.     

溅射气压对Al2O3薄膜的结构与电性能的影响

以纯铝为靶材,在不同溅射气压下采用直流磁控反应溅射方法制备了Al2O3薄膜。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、台阶仪、绝缘电阻仪和精密阻抗分析仪等分析了薄膜的表面形貌、化学成分、结构、薄膜厚度和电学性能。结果表明,随着溅射压力增大,薄膜的颗粒尺寸和厚度减小,组织细密;薄膜的化学成分主要为Al、O元素,铝氧原子比接近2:3,在250℃的低温下,溅射态的Al2O3薄膜均为非晶结构,溅射压力对Al2O3薄膜的结构和化学成分影响不明显;溅射压力为1.0Pa时的薄膜,其电阻和电阻率较大,介电性能相对较好。     

二氧化钛太阳能电池减反射膜结构和光学特性

用溅射功率为100～500 W的直流反应磁控溅射法制备出不同结构与特性的TiO2薄膜样品;采用原子力显微镜(AFM)、X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外可见光分光光度计对薄膜的形貌、结构及光学特性进行表征;研究溅射功率对薄膜的结构、形貌及光学特性的影响.研究结果表明:沉积态薄膜均为无序结构,氧化物溅射模式下沉积的薄膜为透明状态,金属模式下沉积的薄膜不透明,TiO2薄膜的折射率随着溅射功率变化在1.8～2.3之间变化;在低功率制备的沉积态薄膜存在TiO0.5微晶,它使薄膜样品的透过率降低,这主要是TiO0.5微晶对光波的强烈吸收所致;400 W溅射功率下制备出适合太阳能电池减反射膜应用的透过率高及折射率大的TiO2减反膜.     

金属硅化物在电阻薄膜材料中的应用

研究了金属硅化物在电阻薄膜材料中的应用．用真空感应熔炼精密浇铸方法制备含铬和镍的硅化物，作为溅射沉积电阻薄膜的溅射阴极靶材．发现随着硅含量的增加，溅射得到的薄膜电阻值变大，Ｓｉ含量在５０％（质量分数）以上时，溅射阴极靶材的组成由ＣｒＳｉ２，ＮｉＳｉ两相变成Ｓｉ，ＣｒＳｉ２和ＮｉＳｉ２三相．所研制的三种型号的溅射阴极靶材适用于不同电阻值范围的电阻薄膜的溅射沉积，可在金属膜和金属氧化膜电阻器上应用．     

AlN和AlSiN薄膜的制备工艺及其光学特性

研究了反应溅射ＡｌＮ和ＡｌＳｉＮ薄膜的制备工艺，讨论了它们的光学性能与溅射工艺参数的关系，实验结果表明，在优化制备工艺基础上能制备出具有优良光学性能（高折射率、低消光系数、高透射率）的ＡｌＮ及ＡｌＳｉＮ薄膜。     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

高气压磁控溅射中较高功率对沉积速率的影响

本文拟研究在磁控溅射中,在高气压、高溅射功率范围内,不同的溅射功率对沉积速率的影响.实验采用磁控溅射法制备锌薄膜,应用控制变量法,在其它条件相同的条件下,对于70-200W的6个不同的溅射功率,制备6个锌薄膜,然后分别测其膜厚,并算出沉积速率.本文经过分析,得出在高气压,高溅射功率范围内,随溅射功率增加沉积速率变小,并且两者呈线性关系的结论.     

掺铝氧化锌(AZO)薄膜制备及结合机理探索

利用射频磁控溅射法以ZnO:Al2O3陶瓷靶材为源在丙纶非织造布上制备了AZO薄膜.采用扫描电镜(SEM)分析溅射时间对薄膜微结构的影响.结合能谱分析仪(EDX)对薄膜成分进行分析表征.分析探讨了在丙纶非织造布上溅射沉积纳米薄膜与基材的结合机理.结果表明:随着溅射时间的延长,薄膜的均匀性致密性越来越好;溅射得到的纳米薄膜元素的特征峰明显,纯度高;薄膜与基材之问结合是物理、化学等多种力共同作用的结果.     

氧气流量对TiO_x薄膜结构和光学特性的影响

用直流反应磁控溅射法在未加热的玻璃基片上制备出晶态TiOx(x2)薄膜,研究关键工艺因素即氧气流量对薄膜的沉积速率、表面形貌、显微结构和光学特性的影响。研究结果表明:随着氧气流量增加,薄膜的沉积速率从38.54nm/min下降到3.28nm/min,溅射模式也从转变模式过渡到氧化模式,薄膜表面均方根粗糙度逐渐减小,表面更趋平整;当氧气流量≤5mL/min时,得到不透明的晶态TiOx(x2)薄膜;当氧气流量5mL/min时,所沉积的TiOx薄膜呈透明非晶态,薄膜平均透射率高于80%。     

溅射功率对GeSb2Te4膜形貌及力学性能的影响

利用电子回旋共振CVD设备的射频磁控溅射方法制备了GeSb2Te4膜,采用原子力显微镜、纳米硬度计以及侧向力显微镜考察了不同溅射功率对GeSb2Te4膜表面微观结构以及力学性能的影响．结果表明：在一定的溅射功率范围内,由于薄膜生长方式从三维向二维的转化,薄膜的表面粗糙度随功率的增大而降低,而且薄膜致密度也随之提高,从而使得非晶态GeSb2Te4膜硬度和弹性模量增大．利用能量密度理论对这一现象进行了分析．另外,由于表面能等因素的影响,功率为63W制备的GeSb2Te4膜粘附力较高,摩擦系数却较小．     

Effects of deposition parameters on the properties of VO_2 thin films

Up to now, much attention has been paid tovanadiumoxide (VOx) thinfil ms due to their exten-sive applications in the infrared microbolometers .Incontrast tothe conventional photon detectors ,the mi-crobolometer using VOxthinfil ms as sensitive materi-als can offer decreased systemcost ,i mproved reliabil-ity,low power-consumption and high sensitivity inthe spectral range of 8—14μm.Vanadiumoxides have various crystal structuresand valency states ,such as VO, V2O3, VO2, V2O5,whichleads tol…     

Effects of annealing temperature on the microstructure and hardness of TiAlSiN hard coatings

TiAlSiN hard coatings were synthesized on high-speed steel using an arc ion enhanced magnetic sputtering hybrid system.The microstructure and hardness of the coatings at different annealing temperatures were explored by means of XRD,TEM,EDAX and Vickers indentation.The as-deposited TiAlSiN coatings were confirmed to be amorphous due to high depositing rate and low deposition temperature during the film growth.The transformation from amorphous to nanocomposites of nano-crystallites and amorphousness were observed after the annealing treatment,the microstructure of TiAlSiN coatings annealed at 800°C and 1000°C were consisted of crystalline hcp-AlN,fcc-TiN and amorphous phase,however,the coatings were only consisted of fcc-TiN and amorphous phase when annealing at 1100°C and 1200°C.Meanwhile,the formation of Al2O3 was detected on the coating surface after annealing at 1200°C and it indicated the excellent oxidation resistance of the TiAlSiN coatings under the present experimental conditions.Furthermore,the average grain size of the TiAlSiN coatings after high temperature annealing even at 1200°C was less than 30 nm and the size increased with the increasing temperature.However,the hardness of the so-deposited coatings with HV0.2N=3300 dramatically decreased with the increase of temperature and reached nearly to the hardness of TiN coatings with HV0.2N=2300.     

直流磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

应用直流磁控反应溅射技术在不锈钢基体上制备Al2O3薄膜,研究了溅射气压、氧气流量和基体温度对Al2O3薄膜的沉积速率和膜基结合力的影响规律。结果表明,随着压力的增大,沉积速率和膜基结合力先增大后减小,在压力为1.0 Pa时最大;随着氧气流量的增加,沉积速率和膜基结合力也随之不断减小;随着温度的升高,沉积速率和膜基结合力略有下降。利用扫描电子显微镜观察了薄膜与基体界面及薄膜的表面微观形貌,薄膜与基体的结合性好,薄膜表面晶粒大小均匀,组织致密。     

Enhanced deposition of ZnO films by Li doping using radio frequency reactive magnetron sputtering

Radio frequency (RF) reactive magnetron sputtering was utilized to deposit Li-doped and undoped zinc oxide (ZnO) films on silicon wafers. Various Ar/O₂ gas ratios by volume and sputtering powers were selected for each deposition process. The results demonstrate that the enhanced ZnO films are obtained via Li doping. The average deposition rate for doped ZnO films is twice more than that of the undoped films. Both atomic force microscopy and scanning electron microscopy studies indicate that Li doping significantly contributes to the higher degree of crystallinity of wurtzite–ZnO. X-ray diffraction analysis demonstrates that Li doping promotes the (002) preferential orientation in Li-doped ZnO films. However, an increase in the ZnO lattice constant, broadening of the (002) peak and a decrease in the peak integral area are observed in some Li-doped samples, especially as the form of Li₂O. This implies that doping with Li expands the crystal structure and thus induces the additional strain in the crystal lattice. The oriented-growth Li-doped ZnO will make significant applications in future surface acoustic wave devices.     

采用不同功率溅射制备氧化钛薄膜的研究

常温下,利用射频（RF）反应磁控溅射方法在K9双面抛光玻璃基底上沉积氧化钛薄膜．采用光栅光谱仪对薄膜样品的透射谱进行测试,通过椭圆偏振光谱仪测试并拟合得到薄膜的厚度、折射率和消光系数等光学参数,借助掠入射角X-射线衍射对薄膜的结晶状态进行了测试．实验结果表明：不同溅射功率下沉积的样品呈非晶态,在40～100W范围内,溅射功率越大,薄膜的沉积速率越大,但溅射功率对折射率和消光系数影响不大．     

铜膜制备过程中辉光等离子体的双探针诊断

采用Langmuir双探针技术对氩气环境下射频磁控溅射铜薄膜过程中产生的辉光等离子体进行了实时诊断.结果表明,在一定的射频功率下,电子温度随气压的增大呈指数衰减的趋势变化;在一定的反应气压下,电子温度和电子密度随射频功率的增大均呈线性增加的趋势.电子的运动速度数量级为106 m/s.比离子的运动速度大3个数量级.     

掺铬类石墨薄膜摩擦学性能研究

采用非平衡磁控溅射离子镀技术,以电流控制方式在高速钢和硅基底上制备了不同C r含量的C/C r类石墨薄膜,测量了类石墨膜的显微硬度、膜基结合强度、摩擦系数和比磨损率,分析了薄膜的相结构,观察了薄膜的表面和断面形貌。结果表明:所制备的类石墨薄膜随C r含量的增高,硬度逐渐降低,结合强度先增后降,摩擦系数和比磨损率则先降后升;类石墨膜是含有多种纳米晶的非晶结构;金属元素C r含量影响了类石墨碳膜的表面形貌和组织结构。当C r含量在0.5%~2.5%时,薄膜表面光滑而结构致密,摩擦系数小且比磨损率低,膜基结合强度高,具有良好减摩耐磨性能。     

C/Co/C纳米颗粒膜微结构和磁特性的时效性研究

室温下,应用磁控溅射法制备了系列类三明治结构C/Co/C颗粒膜。C靶和Co靶分别采用射频溅射和直流对靶溅射模式,并且随后进行了原位退火。在样品制备3年后再次测量了样品的微结构和磁特性。对比3年前的测试结果,发现样品在存放过程中微结构和磁特性有略微改善。通过分析表明,这主要是由于界面处的非磁性C原子进一步扩散进磁性Co颗粒边界,减弱了磁性颗粒间的交换相互作用所致。