用对向靶溅射钡铁氧体垂直磁化薄膜

用对向靶型高速、低温的溅射法,溅射垂直磁化钡铁氧体介质薄膜(BaM)。由于这种对向靶溅射法,采用了与电场方向相平行的外加磁场,严格地控制了从靶面释放出的高能粒子对基板的轰击,得到了具有良好的钡铁氧体C轴排列取向,薄膜表面平滑性好,膜的组成与靶的成份几乎无偏离的薄膜。文中对溅射条件与膜的结构、成份、磁学性质之间的依存关系进行了研究。为了溅射优质的BaM膜最重要的是选择基板的结构状态、Ar气和O_2气分压值、基板的加热温度。此外,等离子体束缚磁场和溅射功率对薄膜的结晶取向也有明显的影响。实验研究结果判定,对向靶溅射法对于磁性材料的溅射具有极其良好的作用。     

对向靶溅射法成核机理的研究

本文研究了对向靶溅射薄膜的成核机理。给出了在薄膜的生长初期基板上的岛密度随生长条件(如沉积时间、基板温度)的变化。提出了溅射成膜的成核和生长动力学的简单模型,并用此模型对实验结果进行了处理。     

磁控溅射TiN薄膜工艺参数对显微硬度的影响

测试了各种工艺参数下磁控溅射制备TiN薄膜的显微硬度，并研究了TiN薄膜硬度随偏压、N2流量及溅射功率的变化．实验结果表明：N2流量对薄膜性能和结构影响较大，随着N2流量的增加，氮化钛薄膜的硬度先急剧上升，到15mL／s时达到最大值，然后氮化钛薄膜硬度平缓下降，在无偏压的情况下，氮化钛薄膜的硬度很低，加偏压后，由于离子轰击作用，薄膜硬度增加，但过高的负偏压反而会降低氮化钛薄膜硬度．     

反应磁控溅射离子镀TiN膜的工艺参数

为改进反应磁控溅射离子镀氮化钛膜工艺,提高溅射速率和改善薄膜质量,本实俭测得了靶极电压与氮气流量;靶极电流与氮气流量;溅射室内气体压强与氮气流量;氮化钛膜的颜色与氮分压;靶极功率与氩气分压强的关系,以及薄膜层中氮含量、钛含量沿薄膜表面的分布。探讨了影响镀膜的主要工艺参数。     

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.     

ZnO薄膜的粉靶溅射沉积

氧化锌是一种重要的压电与光电材料,用粉靶代替常规的固体陶瓷靶溅射沉积ZnO薄膜,对基底的加热温度、溅射气压和氧气的混合比率等沉积条件对氧化锌薄膜特性的影响进行了研究,主要对沉积在玻璃基片上的ZnO薄膜进行了X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及台阶仪的测量和分析比较,用粉靶溅射的ZnO薄膜具有很好的C轴长相和很窄的衍射峰半宽(0.2°～0.27°)。因为ZnO膜在C轴方向有很强的压电性,从而也说明了用粉靶溅射的ZnO薄膜具有很好的压电特性。分析和测量结果显示用粉靶溅射ZnO薄膜的最佳条件是:(1)基片加热温度为300～400℃。(2)氧气的混合含量为0.5～0.8.(3)溅射气压为1～2 Pa。得出了利用粉靶溅射制备的ZnO薄膜与用陶瓷靶制备同样具有很好的性能。     

基板直流偏压对高频溅射Co-Cr膜的影响

本文在国产高频溅射仪上研究了基板直流偏压对Co-Cr溅射膜性能的影响。实验研究表明,溅射膜的M,不仅随Cr含量增加而减小,而且随负偏压的绝对值的增加而减小,在适当的负偏压下,可以得到C轴取向度△θ_(50)和磁性参数的某种最佳值。本文研究了得到这种最佳值的条件,找到了降低饱和磁化强度和改善薄膜性能的新途径。     

对向靶溅射法中直流负偏压对FeN化合物薄膜的结构和磁性的影响

对向靶反应溅射法制备的FeN化合物薄膜的结构和磁性对基板偏压的变化很敏感,不同的偏压数值作用的效果不同。我们用基板偏压促进成膜原子间的相互扩散,以及对负离子排斥降低膜中N的浓度和粒子轰击对膜再溅射的观点解释了FeN膜的结构和磁性的变化。     

溅射法制作银薄膜

作者用溅射法制作了银薄膜，并通过透射电子显微镜观察了银薄的电子显微像和电子衍射图样，银薄膜的晶体结构为面心立方（fcc)晶格。我们以银溅射膜作为标准样品确定了透射电子显微镜的相机常数。     

空磁控靶溅射刻蚀的模拟研究

建立了磁控溅射单粒子模型，结合靶表面磁场的分布，用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ研究了溅射气体粒子的运动规律，得到靶表面刻蚀的图形，发现靶中间环的刻蚀最强，这与实验结果和磁场的水平分量分布一致。     

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。     

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.     

溅射功率对GdTbFeCo薄膜磁光性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上成功制得了GdTbFeCo非晶垂直磁化膜,研究了溅射功率对GdTbFeCo薄膜磁光性能的影响.测量结果表明:基片与靶间距为72 mm溅射功率为75 W,溅射气压为0.5 Pa,薄膜厚度为120 12m时,GdTbFeCo薄膜垂直方向矫顾力达到5966 Oe,克尔角为0.413 °.     

有机太阳能电池无铟透明电极的光电性能研究

以氧化锌铝陶瓷靶为溅射源,采用射频磁控溅射方法制备了铝掺杂氧化锌(AZO)无铟透明导电薄膜,通过X射线衍射仪、分光光度计和四探针仪等测试分析,研究了基板温度对薄膜晶体结构、力学和光电性能的影响.结果表明:所制备的AZO薄膜均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向,其晶体结构、残余应力、方块电阻、光学带隙以及优良指数等都与基板温度相关,当温度为400℃时,AZO薄膜的优良指数最大(0.40-Ω1),具有最好的光电综合性能.     

多层溅射方法制备WSix／Si薄膜技术研究

采用多层溅射技术制备了不同成分的ＷＳｉｘ／Ｓｉ薄膜，然后利用真空退火形成硅化钨．对用此技术制备的难熔金属硅化物的结构特性、电学特性和氧化特性进行了系统的研究．结果表明这种技术具有以下特点：可以通过控制成分得到不同晶格结构的硅化物薄膜，可在硅衬底上形成浅接触，还可以防止金属钨的氧化．     

溅射气氛对ZnO∶N薄膜光学性能的影响

以ZnO陶瓷为靶材,高纯N_2和Ar为溅射气体,利用磁控溅射生长系统制备N掺杂ZnO薄膜.通过改变溅射气氛中N_2的流量,研究ZnO薄膜光学性能的变化规律,其中N_2流量分别控制为0,8,20,32mL/min.结果表明:当溅射气氛中N_2流量增加时,ZnO∶N薄膜的光学带隙发生改变,吸收边红移;在室温光致发光光谱中,紫外激子发射峰与可见光区发射峰强度的比值变小,紫外激子发射峰位红移;在Raman光谱中,位于272,642cm-1附近的振动模增强.     

AlMgB_（14）三元超硬硼化物的实验制备与理论研究

三元硼化物AlMgB14材料具有高硬度,高韧性,低密度,低摩擦系数以及抗高温氧化腐蚀等众多优异性能,在工具、模具、微机械制造及航空航天关键零部件等领域具有重要的应用前景.本文采用多靶射频磁控共溅射技术,以高纯度Al（99.99%）,Mg（99.95%）,B（99.9%）材料为溅射靶源,在单晶Si（100）衬底上溅射沉积得到了表面均匀致密,不同化学组分的Al-Mg-B三元非晶态薄膜,通过调控溅射参数,可以实现原子比接近Al：Mg：B=1：1：14.对于所制备的薄膜样品,在三元相图上沿Al-Mg等含量线,Al-Mg-B材料的硬度,随着B元素含量增加由13GPa增大到32GPa,其中AlMgB14附近成分点的硬度达到25~32GPa.同时,采用第一性原理计算,得到AlMgB14晶体的维氏硬度为27.6GPa,与实验值接近.通过电子结构分析,我们进一步探讨了AlMgB14晶体和其他相似结构富B三元化合物硬度的起源,发现他们共同具有的B12二十面体骨架是决定硬度的主要因素.Al,Mg等金属元素主要通过向B12的电荷转移对材料硬度进行微调,Al-B之间形成了弱的共价键而Mg-B之间形成离子键,这点同时也为XPS实验谱图所证实.采用准简谐近似德拜模型,我们还研究了AlMgB14晶体的热学性质以及温度对体弹性模量的影响,发现体模量随温度增加明显的减小,同实验上提高衬底温度对硬度的增强呈现了相反的变化趋势.这从侧面说明了衬底温度提高导致的硬度增强并不是改变了材料的本征硬度,而可能由于加强了薄膜同衬底间附着力.     

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。     

射频磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟锡透明导电薄膜性能的影响

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学性能与各溅射参数之间的关系。当溅射功率大于40 W时,制备的ITO∶W薄膜为方铁锰矿结构的多晶薄膜,此时薄膜表面光滑平整而且具有良好的结晶性。在基板温度320℃、溅射功率80 W、溅射时间15 min、工作气压0.6 Pa条件下得到了光学和电学性能优良的ITO∶W薄膜,其方块电阻为10.5Ω/、电阻率为4.41×10^-4Ω·cm,对应的载流子浓度为2.23×10²⁰ cm^-3、迁移率为27.3 cm²·V^-1·s^-1、可见光(400～700 nm)范围内平均透射率为90.97%。此外,本研究还发现通过调节基板温度影响氧元素的状态可以改变ITO∶W薄膜的电学性能。     

磁控溅射靶源设计及溅射工艺研究

设计制作了方便实用的圆形直流平面磁控溅射靶源;用ＣＴ—５型高斯计测量铝靶面上的磁场分布,给出靶电压和靶电流随溅射氩气压（３．０×１０－１～９．０×１０－１Ｐａ）的变化曲线和３种不同气压（１．０,０．６,０．２Ｐａ）下的伏安特性曲线;在玻璃基体上制备了高纯铝、铜和钛膜．结果表明,该靶源可得到最佳磁场分布,且结构简单、更换靶材方便、溅射电压和气压低、成膜速度快、基体温升低．