磁控溅射工艺中靶材溅射功率对BCMg薄膜性能影响

采用多靶磁控共溅射技术,利用高纯B、C及Mg单质靶材为溅射源,573K下在单晶Si(001)表面成功制备硬质非晶态BCMg薄膜.背散射扫描电镜(SEM)图显示薄膜成分均匀,与基体Si片结合良好.X射线光电子能谱(XPS)分析表明薄膜中存在B—B、B—C、C—Mg等键态.X射线衍射仪(XRD)及高分辨透射电镜(HRTEM)测试结果表明薄膜为非晶态结构.某单质靶材溅射功率提高时,沉积速率及相应元素在薄膜中的含量随之上升.随着薄膜中B含量增加,薄膜中B—B共价键数量增多,BCMg薄膜硬度与断裂韧性均上升.B含量为85%时,BCMg薄膜硬度及断裂韧性分别达到33.9GPa及3MPa·m1/2.     

衬底温度对铝掺杂氧化锌薄膜生长及其微结构性能的影响

以铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)陶瓷靶作为溅射材料,采用RF磁控溅射技术,在玻璃衬底上制备了Zn O:Al半导体薄膜,通过X射线衍射(XRD)测试研究了衬底温度对Zn O:Al薄膜生长特性及其微结构性能的影响.研究表明:衬底温度对薄膜生长和微结构均具有明显的影响;随着衬底温度的升高,薄膜(002)晶面取向度和平均晶粒尺寸表现为先增大后减小的变化趋势,而半高宽、微应变和位错密度则呈现出先减小后增大的变化趋势.当衬底温度为650 K时,Zn O:Al薄膜具有最高的(002)晶面取向度、最大的晶粒尺寸、最窄的半高宽、最低的微应变、最小的位错密度,其结晶性能和微结构性能最佳.     

等电子谱线法诊断等离子体电子温度实验研究

在"星光Ⅱ”激光装置上对Mg/Al混合材料平面靶和Mg/Al示踪层金盘靶进行三倍频激光打靶实验,用平面晶体谱仪测量靶材料发射的X光光谱,获取了示踪离子谱线实验数据.采用多组态Dirac-Fock方法计算所需原子参数,并在局域热动平衡条件下建立了双示踪离子谱线强度比随电子温度变化关系.在此基础上由双示踪元素等电子谱线法确定了Mg/Al混合材料平面靶及金盘靶激光等离子体的电子温度.     

工艺参数对磁控溅射制备ZnO:Al薄膜性能的影响及分析

采用Al2O3质量分数为2.7%的ZnO:Al(简称AZO)陶瓷靶在RAS-1100C大型中频孪生靶磁控溅射镀膜设备上溅射制备了电阻率在10-3Ω·cm量级、可见光透过率85%的AZO透明导电薄膜.分析了烘烤温度、氩气流速和溅射功率对薄膜电学性能的影响,同时还对固定在靶材前方不同区域处的衬底上沉积得到的AZO薄膜的电阻率差异进行了研究.实验发现靶材刻蚀沟道正前方处沉积的AZO薄膜的电阻率在10-2Ω·cm量级,而两块靶材中间非溅射区域正前方处所沉积的AZO薄膜的电阻率则在5×10-4Ω·cm左右.此研究结果表明沉积在RAS夹具圆筒上的AZO薄膜的性能是靶前各区域溅射沉积薄膜的性能的混合平均.进一步提高RAS溅射制备的AZO薄膜的性能的关键在于抑制高能氧负离子的轰击注入效应以及提高薄膜的结晶性能.     

不同n（Zr）／m（Ti）及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr)/m(Ti）配比为30／70、53／47、70／30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式，在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜，比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况，所需的热处理温度及铁电特性，研究表明：靶材的配比造近30／70时较容易获得钙钛矿结构；用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度；用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性。     

衬底温度和溅射功率对AZO薄膜性能的影响

采用RF磁控溅射法在载玻片上制备了可用于电极材料的掺Al氧化锌(AZO)透明导电薄膜,并对不同衬底温度和溅射功率下制备的AZO薄膜结构、光电性能进行了表征分析.结果表明:各种工艺条件下沉积的AZO薄膜均具有明显的(002)择优取向,没有改变ZnO六方纤锌矿结构;薄膜电阻率随衬底温度升高而减小,随溅射功率增加先减小后增大,衬底温度400℃、溅射功率200W时最小,为1.53×10-5Ω.m;可见光平均透射率均在80%以上,光学带隙与载流子浓度变化趋势一致,最大值为3.52eV.     

掺镁氧化锌薄膜结构及其光学性质的研究

以氧化镁(MgO)掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺镁ZnO(ZnO:Mg)薄膜样品.通过X射线衍射仪和可见-紫外光分光光度计的测试表征,研究了溅射时间对ZnO:Mg薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:ZnO:Mg薄膜的结构和性能与溅射时间密切相关.随着溅射时间的增加,ZnO:Mg薄膜(002)晶面的织构系数减小、(110)晶面的织构系数增大,对应的可见光波段的平均透过率降低.溅射时间为15 min时,ZnO:Mg薄膜样品具有最佳的(002)择优取向生长特性和最好的透光性能.同时ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度随溅射时间增加而单调增大.与未掺杂ZnO薄膜相比,所有ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度均变宽.     

衬底温度对磁溅射生长氮化碳薄膜的影响

通过非平衡磁溅射方法和改变衬底温度，在单晶Si（001）衬底上制备氯化碳薄膜材料．实验结果表明，氮化碳薄膜的沉积率、氮原子质量分数皆与衬底温度有关，薄膜中的氮原子与处于sp2和sp3杂化状态的碳原子相结合．随着衬底温度的改变，氮原子与处于这两种状态的碳原子结合的比例也发生改变．     

不同m(Zr)/m(Ti)及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr)/m(Ti)配比为30/70、53/47、70/30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式,在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜.比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况,所需的热处理温度及铁电特性.研究表明:靶材的配比靠近30/70时较容易获得钙钛矿结构;用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度;用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性.     

Al掺杂量和衬底温度对ALD沉积的ZnMgO:Al薄膜的影响

ZnMgO∶Al具有近紫外透明导电薄膜的应用潜力.使用原子层沉积(ALD)制备了ZnMgO∶Al薄膜,研究了Al掺杂量和衬底温度对ZnMgO∶Al薄膜的物相和光电性能的影响.研究结果表明,在较高Mg含量下,Al重掺杂(>5%)将破坏ZnMgO∶Al的结晶性,迅速恶化其电学性能.ZnMgO∶Al的光学性质对衬底温度不敏感,但较高的衬底温度(210℃)能大幅改善薄膜的导电性.     

溅射功率对Zr-B-Nb-N纳米复合膜结构和机械性能的影响

为研究不同ZrB_2溅射功率对Zr-B-Nb-N纳米复合膜结构和机械性能的影响,利用磁控多靶共溅射的方法,在不同ZrB_2溅射功率下制备基底温度分别为室温和100℃的Zr-B-Nb-N薄膜,并应用XP-2表面轮廓仪测得镀层厚度和残余应力,利用X线衍射(XRD)测得复合膜的结构和晶向,利用电子显微镜(TEM)观察断面形貌,采用纳米压痕仪对薄膜进行划痕实验并测量薄膜的硬度、弹性模量和膜基结合力.实验结果表明:ZrB_2溅射功率为100 W时,复合膜具有ZrB_2(001)和ZrB_2(002)择优取向和非晶态Nb N包覆柱状晶ZrB_2的结构,这种结构的形成使复合膜的硬度达到最高的31.3GPa,相应的弹性模量为380.2 GPa.通过基底加温处理后,样品硬度无明显变化,说明复合膜的硬度具有良好的热稳定性.研究结果说明ZrB_2功率的改变对薄膜的微观结构和机械性能具有明显影响.     

采用磁过滤MEVVA源制备DLC膜的研究

采用磁过滤MEVVA沉积技术以石墨为阴极在几种衬底表面(单晶硅、不锈钢和工具钢等)上制备高质量类金刚石(DLC)薄膜.实验结果表明,沉积能量对薄膜的sp3键含量的影响为先随能量的增加而增加,达到最大值后,再增加沉积能量含量反而下降.硬度测试结果表明,非晶金刚石薄膜具有极高的硬度,为70～78GPa,远远高于衬底材料的硬度值.对非晶金刚石薄膜的摩擦性能试验结果表明,非晶金刚石薄膜的摩擦因数为0.16～0.2,大大低于衬底材料.     

磁控溅射法制备ZnO:Ga薄膜的结晶质量及其应力研究

以氧化锌(Zn O)掺杂氧化镓(Ga2O3)的陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了透明导电的掺镓氧化锌(Zn O:Ga)薄膜.通过X射线衍射仪测试研究了衬底温度对薄膜结晶性能及其残余应力的影响.研究结果表明:所有Zn O:Ga薄膜均为六角纤锌矿型的多晶结构并具有(002)方向的择优取向特性,其结晶性能和残余应力与衬底温度密切相关.随着衬底温度的升高,薄膜的(002)择优取向程度和晶粒尺寸呈现出先增大后减小的变化趋势,而薄膜的残余压应力则单调减小.当衬底温度为400℃时,Zn O:Ga薄膜具有最大的晶粒尺寸(75.1 nm)、最大的织构系数TC(002)(2.995)、较小的压应力(-0.185 GPa)和最好的结晶性能.     

单靶溅射法制备CIS薄膜

 通过单靶一步溅射再退火的方法,在钠钙玻璃及镀钼玻璃衬底上制备了铜铟硒(CIS)薄膜。通过优化工艺参数,获得了结晶性良好的CIS 薄膜,分析了溅射沉积薄膜时衬底温度及不同退火温度对薄膜结晶性的影响。研究发现,衬底温度为150℃时,退火获得的CIS 薄膜结晶性最好;不同的退火温度对Mo 衬底上的CIS 薄膜结晶性影响不大。结果表明,靶材的致密度对CIS 薄膜性能有较大的影响,说明一步法制备CIS 薄膜对靶材有较高的质量要求。     

衬底偏压对ZnO：Zr薄膜结构及光电性能的影响

以Zn：Zr（Zr片贴在金属Zn靶上面）为溅射靶材,利用直流反应磁控溅射法在Ar／O_2混合气氛中制备Zr掺杂ZnO（ZnO：Zr）薄膜．在制备ZnO：Zr薄膜时,衬底偏压在0～60V之间变化．研究结果表明,衬底偏压对薄膜的结构、光学及电学性能有很大影响．当衬底偏压从0增大到60V时,薄膜的平均光学透过率和平均折射率都单调增大,而薄膜的晶粒尺寸先增大后减小．ZnO：Zr薄膜电阻率的变化规律与晶粒尺寸相反．     

铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能及其微结构研究

以氧化铝(Al2O3)掺杂的氧化锌(Zn O)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)薄膜样品.通过可见-紫外光分光光度计和X射线衍射仪的测试表征,研究了生长温度对薄膜光学性能及其微结构的影响.实验结果表明:薄膜性能和微观结构与生长温度密切相关.随着生长温度的升高,样品的可见光平均透过率、(002)择优取向程度和晶粒尺寸均呈非单调变化,生长温度为640 K的样品具有最好的透光性能和晶体质量.同时薄膜样品的折射率均表现为正常色散特性,其光学能隙随生长温度升高而单调增大.与未掺杂Zn O块材的能隙相比,所有Zn O:Al薄膜样品的直接光学能隙均变宽.     

衬底温度对ZnO：Al薄膜结构和光透过性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的沉积温度（450～530℃）在石英衬底上制备出具备较高光学质量的ZnO：Al（AZO）薄膜.通过X射线衍射谱（XRD）研究了薄膜的结构,用扫描电子显微镜（SEM）研究了薄膜的表面形貌,用紫外可见（UV）分光光度计对薄膜的光透过特性进行了测试分析.结果表明：所制备薄膜在可见波段具有较高透过率,并且沉积温度对AZO薄膜的结构和光透过性能有很大影响.在衬底温度为470℃时得到的AZO薄膜具有（002）择优取向,结晶质量最好、光透过率最高,在可见光区平均透过率达到85%以上.     

Si含量和基片温度对Ti-Si-N纳米复合薄膜的影响

通过多靶磁控反应溅射方法沉积了Ti-Si-N系纳米复合薄膜。采用电子能谱仪（EDS）、X－射线衍射（SRD）、透射电子显微镜（TEM）、X－射线光电子能谱（XPS）和显微硬度仪分析Ti-Si-N系薄膜的微观结构和力学性能，以及基片温度对薄膜微结构和硬度的影响。结果表明，薄膜中的Si以非晶Si3N4形式抑制TiN晶粒的生长，使之形成纳米晶甚至非晶；薄膜硬度在a(Si)=4.14%时达到最大值（36GPa），继续增加Si的含量，薄膜硬度逐渐降低。基片温度的提高减弱了Si3N4对TiN晶粒长大的抑制作用，因而高的沉积温度使薄膜呈现出硬度峰值略低和硬度降幅减缓的特征。     

基底温度对Ti/TiN薄膜内应力的影响研究

摘要：采用反应直流磁控溅射法,在硅基底上制备了一系列不同结构的Ti/TiN多层薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）对薄膜物相进行了分析,研究了溅射沉积过程中基底温度对周期薄膜结构及内应力的影响.结果表明：多层薄膜中的Ti出现（101）面,TiN的（200）面衍射峰强度在基底温度为600℃时为最高。随着衬底温度的升高,薄膜内部的压应力逐渐减小,当基底温度在600℃时,薄膜内应力最小。     

退火条件对氧化钒薄膜微观结构的影响

采用直流对向靶磁控溅射的方法在SiO2／Si衬底上制备了具有（001）择优取向的V2O5薄膜，利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和四探针测试方法对退火前后薄膜的表面形貌、物相组分和电阻温度系数进行了测量．结果表明：200℃衬底温度下溅射得到的薄膜为多晶V2O5，膜表面颗粒呈细长针状，经700℃、1h退火后，薄膜中VO2相成分增多，颗粒变为长方形柱状；退火后薄膜的电阻温度系数达到-3.2％／K，与薄膜的微结构和物相组分有很大关系：3h退火后．得到高纯度的V2O5薄膜．