磁控溅射制备钛薄膜的结构和光学性质

利用直流磁控溅射技术在石英基片上沉积厚度为35～112nm的钛薄膜.采用X射线衍射仪和原子力显微镜分别对薄膜的微结构和表面形貌进行观测,用分光光度计测量样品的透射和反射光谱.选用德鲁特光学介电模型,通过拟合样品的透射和反射光谱数据的方法求解钛薄膜的折射率、消光系数和厚度.结果表明,随着厚度的增加,(100)面衍射峰强度增强,薄膜的结晶性能提高;膜厚为56nm时,样品的表面为多孔结构,而大于56nm时表面为连续膜的球形颗粒结构;随膜厚的增加,表面颗粒直径逐渐增大,表面粗糙度减小.在400～2 000nm波长范围内,薄膜的透射率随膜厚的增加而减小,反射率升高;折射率在2.5与3.4之间,消光系数在0.7与1.4之间,折射率和消光系数均随膜厚的增加而增加.     

膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备不同膜厚的Al、Ga共掺杂透明导电ZnO薄膜.其他参数一定的情况下,通过控制旋涂次数得到不同厚度的薄膜,研究了薄膜厚度对GAZO薄膜的物相结构、表面形貌以及光电性能的影响.实验结果表明:所制备的GAZO薄膜均为六方纤锌矿结构多晶薄膜.随着膜厚的增加,GAZO薄膜(002)衍射峰强度增强,晶粒尺寸变大,薄膜结晶质量提高.在可见光范围内薄膜的平均光学透过率大于88%,薄膜电阻率随膜厚的增加逐渐减小.膜厚为10层(250nm)的GAZO薄膜光电综合性能最佳,其平均光学透过率高达98.5%,电阻率为4.9×10-3Ω·cm.     

薄膜厚度对Cu膜光电性能的影响

在室温条件下,用直流磁控溅射Cu靶制备出了不同厚度的Cu膜,测量了Cu膜的光学透过率和面电阻,分析了光电性质薄膜厚度的变化情况．实验结果表明,随着Cu膜厚度的增加,其光学透过率逐渐减小,透过率在波长为580nm处出现峰值．Cu膜的面电阻随薄膜厚度的增加先急剧减小,然后减小变得缓慢,最后趋于定值．理论模拟了Cu膜的光学透过率随薄膜厚度的变化和光学透过率随入射光波长的变化,理论模拟结果与实验结果吻合．     

射频溅射Si膜的微结构与光学性质研究

采用射频磁控溅射法,在300℃衬底温度下制备了不同厚度的Si薄膜,用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的微结构、光学性质及表面形貌进行了测试分析.结果表明:不同时间下制备的Si膜均呈多晶状态;在中红外波段内出现了很强的Si-Si吸收峰;在紫外可见光范围,随着膜厚的增加,Si膜的透过率减弱;AFM测出Si膜的颗粒平均直径在5.65~8.41 nm之间.     

低粗糙度金刚石薄膜的制备及其光学性能的表征

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法,在反应气压、衬底温度一定的情况下,通过改变碳源浓度以制备低粗糙度金刚石薄膜.扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）测试结果表明,随着碳源浓度适当增加（从2％增加到3％）,金刚石薄膜表面晶粒尺寸减小到纳米量级,平均粗糙度从45 nm降低到21 nm,同时光学透过率下降.椭圆偏振光谱拟合结果显示,随着碳源浓度的增加,薄膜折射率n稍有偏离理想值.拉曼散射光谱显示随着碳源浓度的增加,薄膜中非金刚石相含量增加,一定程度上影响了薄膜的光学质量.结果表明,在表面粗糙度相差不大的情况下,薄膜的质量决定了其光学性质.     

基于玻璃基底的透明导电金膜的光学性质

采用直流溅射法,通过调节溅射时间和溅射电流,在玻璃基底上成功制备出不同厚度的透明导电金膜.通过椭圆偏振仪测量了透明导电金膜的厚度及其对可见光的透过率,利用四探针、扫描电子显微镜分别测量和表征了透明导电金膜的方块电阻和表面形貌.研究结果表明,随着透明导电金膜厚度的增加,方块电阻减小,金膜表面连续性变好,且透明导电金膜厚度为10~13nm时,透明导电金膜的导电性和透过性的兼顾最佳.通过实际中透明导电金膜厚度随溅射条件的变化,结合理论膜厚计算公式可知,直流溅射沉积透明导电金膜为岛状生长模式.使用椭圆偏振仪测量了不同入射角度和入射方向上透明导电金薄膜的椭偏参量,发现在各向同性的玻璃基底上生长的透明导电金膜的光学性质表现为各向异性.     

PET基片上射频磁控溅射不同厚度ITO薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射技术,室温下在PET柔性衬底上沉积不同厚度的掺锡氧化铟(ITO)薄膜,样品的结构、形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法测量.实验结果表明:在其它参数不变的条件下,随着溅射时间的增加薄膜的厚度增大,而薄膜的颗粒大小和表面粗糙度也随之变大;方块电阻、电阻率随样品厚度的增加而减小,相应的迁移率减少,载流子浓度变大.当样品厚度为148 nm时,样品的方块电阻为26.5 Ω·口-1、迁移率为19.1 cm2 ·V-1 ·s-1、载流子浓度为8.43×1020 cm-3.     

基片温度和氧气流量对磁控溅射制备ITO薄膜光电学性质的影响

利用直流磁控溅射技术在BK-7基片上沉积掺锡氧化铟(ITO)透明导电薄膜.研究不同基片温度和氧气流量对薄膜的结构、电学和光学性质的影响,分析光电学性质改变的机理.结果表明,随着氧气流量的增加,载流子浓度(N)不断下降,电阻率(ρ)不断增大,但迁移率(μ)先增大后减小,在氧气流量为0.5 cm3/min(1Pa)时有最大值.随着基片温度的上升,N逐渐增加,ρ不断降低,而μ则先增加后减小,在基片温度为200 ℃时为极大值.所有样品在可见光区的平均光学透过率都大于80%,薄膜的折射率和消光系数从拟合透射光谱数据获得;在1 500 nm光学波长处,折射率随载流子浓度的增加而减小,较好符合线性关系;消光系数随载流子浓度的增大而增加,不符合线性关系.     

金刚石薄膜光学透过性能的研究

研究了金刚石薄膜的厚度、表面粗糙度及其成分对金刚石薄膜光学透过率的影响,采用AFM观察金刚石膜的表面形貌并测试其表面粗糙度Ra值;用XPS仪测试了金刚石膜成分;用UV-365分光光度仪测试了光学透过率.结果表明:表面粗糙度是影响金刚石薄膜光学透过率的重要因素,其降低一倍,光学透过率增加两倍多.要提高金刚石薄膜的光学透过率,应大力降低表面粗糙度.     

Si基片上射频磁控溅射MgF2薄膜的光学常数研究

用射频磁控溅射技术在室温Si基片上制备了厚度分别为25.0 nm和60.7 nm的MgF2薄膜样品,并用反射式椭偏光谱技术对薄膜的光学常数进行了测试分析.250～830 nm光频范围椭偏光谱测量结果表明随着膜厚增加,MgF2薄膜的光学常数n、k的变化范围减小,平均值增大;MgF2薄膜样品的吸收曲线k在波长λ为270 nm和360 nm处均出现由通过辐射产生的F心引起的吸收峰.     

溶胶-凝胶方法制备铁酸铋薄膜及膜厚的影响

以溶胶-凝胶方法制备不同厚度的铁酸铋(BiFeO₃, BFO)薄膜,XRD分析表明,BFO薄膜呈钙钛矿相结构,且随着厚度的增加,薄膜的结晶性变好.而薄膜厚度为4层(200 nm)至8层(400nm)之间,其微观结构可能发生由赝立方相向三方相的转变.同时,随着膜厚的增加,BFO薄膜的介电性能得到改善,绝缘性能得到提高,铁电性能也相应地好转.     

镀有敏感膜的长周期光纤光栅NO气体传感特性

为提高长周期光纤光栅(LPFG)化学传感器检测折射率小于1.4介质时的灵敏度,实现对一氧化氮(NO)气体的高灵敏度检测,采用在常规长周期光纤光栅包层外镀上折射率大于包层折射率的SiO2-WO3薄膜的方法,运用四层阶跃折射率耦合模理论,分析长周期光纤光栅谐振波长的光谱特性.当膜厚为最佳值时,谐振波长变化率最大,灵敏度最高.在室温下,用镀有不同膜厚的传感器检测体积分数为2%的NO气体.结果表明,只有镀3层膜的传感器谐振波长红移4.77 nm,灵敏度达3%,元件响应时间10 s,恢复时间20 s,其他膜厚的传感器谐振波长没有变化.     

溅射功率和工作气压对磁控溅射铬薄膜光电学性质的影响

采用直流磁控溅射方法在石英基片上沉积铬薄膜.研究溅射功率、工作气压对铬薄膜结构、电学和光学性质的影响.利用X射线衍射仪、分光光度计和Van der Pauw方法分别检测薄膜的结构、光学和电学特性,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算薄膜的厚度和光学常数.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态;在工作气压0.6Pa一定时,随着溅射功率从40W增加到120W,沉积速率呈非线性增加,薄膜更加致密,电阻率连续降低,在550nm波长处,薄膜的折射率从3.52增大到功率80W时的最大值(3.88),尔后逐渐减小至3.69;消光系数从1.50逐渐增大到2.20;在溅射功率80W一定时,随着工作气压从0.4Pa增加到1.2Pa,沉积速率呈近线性降低,薄膜的电阻率逐渐变大,在550nm波长处,折射率从3.88减小到3.62,消光系数从2.55减小到1.48.     

溅射气压对ZnO薄膜的影响

采用射频磁控溅射的方法,通过改变溅射气压,在玻璃衬底上沉积出具有C轴择优取向的ZnO薄膜。用X射线衍射仪（xRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对不同溅射气压下ZnO薄膜的结构、断面和表面形貌进行研究分析。结果表明,随着溅射气压的降低,ZnO薄膜的（002）取向增强,薄膜的厚度增加,沉积速率加快,氧化锌薄膜的沉积速率从4nm／min升高到21nm／min。在溅射压强为2．5Pa时制备的ZnO薄膜粗糙度最小,大小为5．45nm。     

Peculiarity of magnetoresistance of discontinuous ferromagnetic thin films

The magnetoresistive properties of discontinuous ferromagnetic Fe and Co thin films deposited by electron-beam sputtering onto glass substrates at room temperature were investigated. Tunnel magnetoresistance (MR) was observed for all of the as-deposited samples. The maximum MR was observed for Fe thin films with an effective thickness of 17 nm. In the case of the Co thin films, the annealing process led to a change of the type of MR to anisotropic at Co film thicknesses (d_Co) of 15 ≤ d_Co ≤ 25 nm and to positive isotropic at thicknesses of d_Co < 15 nm. By contrast, the MR type of Fe thin films did not change.     

Effect of thickness on structures of ultrathin diamond-like carbon films

Diamond-like carbon (DLC) films with different thickness were deposited by filtered cathode vacuum arc (FCVA). Vis-Raman and spectroscopic ellipsometry were employed to analyze the structure of DLC films. The wavelength of Vis-Raman is 514.5 nm. Experimental results show that structures of DLC films are affected by film thicknesses. When the film thickness increases from 2 to 30 nm, the G-peak position (G-pos) shifts to higher wavelength, the intensity ratio I_D/I_G and the extinction coefficient Ks decrease. It is indicated that the content of sp3 bond increases with film thickness. However, when the film thickness increases from 30 nm to 50 nm, I_D/I_G and Ks increase. The content of sp³ bonds decreases with film thickness.     

Metal-enhanced fluorescence of lanthanide chelates near silver nanostructured films

Metal-enhanced fluorescence (MEF) from lanthanide chelates in close proximity to silver films was studied. Different thicknesses of silver films (20 and 50 nm) were deposited onto quartz substrates using magnetron sputtering, while silver island films were prepared using a previously published procedure. Obviously enhanced emissions from the lanthanide chelates were observed on the silver films. The effect of using different concentrations of aqueous solutions polyvinyl alcohol (PVA) on MEF was also investigated. Fluorescence close to a 20-nm-thick silver film showed that the enhancement of emission is a function of the thickness of the PVA film, reaching a maximum (∼2.5-fold increase in intensity) at 83 nm. In conclusion, the MEF induced by the silver films is caused by an electric field effect arising from surface plasmon resonance.     

反应磁控溅射制备五氧化二铌光学薄膜

利用低频反应磁控溅射制备五氧化二铌光学薄膜.薄膜的微结构、表面形貌和光学性质等分别采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜和紫外可见近红外分光光度计等观察和测量.测量发现溅射制备的光学薄膜为非晶结构,具有很好的表面平整度,厚度为515nm,光学波长为550nm处的折射率为2.264,可见光波段的消光系数小于10-3,光学带隙为3.49eV.结果表明制备的五氧化二铌膜是性能良好的光学薄膜.     

ZrYN层厚度对CrN/ZrYN纳米多层膜微观结构和力学性能的影响

采用磁控溅射技术在单晶Si基片上交替沉积CrN层、ZrYN层，制备不同厚度ZrYN层的CrN/ZrYN纳米多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米压痕仪表征纳米多层膜的微观结构和力学性能。结果表明：随着ZrYN层厚度的增大，纳米多层膜中CrN相的结晶程度呈现出先上升后下降的趋势；纳米多层膜的硬度、弹性模量、韧性也呈现出先增大后减小的趋势；当ZrYN层厚度为0.9 nm时，纳米多层膜具有最高的硬度、弹性模量、韧性，分别为20.3 GPa、210.4 GPa、2.25 MPa·m^1/2。上述结果表明，随着ZrYN层厚度的增大，纳米多层膜出现由晶态向非晶态转变，在非晶态下，能够获得良好的综合力学性能。