溅射氩气压强对AZO薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射方法在玻璃村底上制备出了Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,研究了溅射过程中不同置气压强对薄膜光学、电学和微结构等方面性能的影响.XRD测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈c轴择优取向的纤锌矿结构.当氩气压强为0.3Pa时AZO薄膜的电阻率降至2.77×10-3Ωcm,可见光平均透过率为93%.     

氢气气氛中后续退火处理对ZnO:Al薄膜光电性能的影响

利用自由基辅助磁控溅射法在载玻片衬底上制备了透明导电ZnO:Al薄膜(简称AZO薄膜).研究了氢气气氛中后续退火处理对Al掺杂效率以及AZO薄膜性能的影响.研究结果表明,退火处理提高Al的掺杂效率、降低中性杂质浓度,从而提高了AZO薄膜的导电性能.AZO薄膜550℃下在H2气氛中退火处理后,其电阻率为6.5×10-4Ω·cm,550nm波长的透射率为85.7%,载流子浓度为3.3×1020cm-3,迁移率为29.7cm2·V-1·s-1.     

掺铝氧化锌薄膜的结构与刻蚀性能

利用中频反应磁控溅射技术,以Zn/Al(质量比98∶2)合金靶为靶材,制备了综合性能优良的铝掺杂氧化锌(ZnO:Al,AZO)透明导电薄膜.探讨了沉积工艺对薄膜结构、电学及光学性能的影响,分析了AZO薄膜的刻蚀性能以及所制备的绒面结构特性.结果表明:基体温度对薄膜生长有较大的影响;采用适当的沉积温度,薄膜具有较好的晶化率,晶粒呈明显的柱状生长,晶界间结合紧密,薄膜的电阻率为4.600×10-4Ω.cm;镀膜时基体的移动速度影响薄膜的晶体生长方式,但对其沉积效率影响不大;具有择优生长特性、形成柱状晶组织的薄膜经稀盐酸腐蚀后,其表面呈规则的粗糙形貌,此结构有利于充分捕集太阳光,从而提高薄膜太阳电池的效率.     

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.     

掺杂氧化锌薄膜的结构与刻蚀性能研究

本文利用中频反应磁控溅射方法,以Zn/Al (98 : 2) (wt. %)合金靶为靶材,制备了综合性能优良的铝掺杂氧化锌（ZnO:Al, AZO）透明导电薄膜. 研究了沉积工艺对薄膜结构、电学及光学性能的影响,分析了AZO薄膜的刻蚀性能以及所制备的绒面结构特性. 结果表明：基体温度对薄膜生长有较大的影响,当温度为150℃时,薄膜具有较好的晶化率,晶粒呈明显的柱状生长,晶界间结合紧密,薄膜的电阻率为4.6×10-4Ωcm. 镀膜时基体的移动速度会影响薄膜的晶体生长方式,但对其沉积速率影响不大. 具有择优生长特性、形成柱状晶组织的薄膜经稀盐酸腐蚀后,其表面呈规则的粗糙形貌;此结构有利于充分捕集太阳光,从而提高薄膜太阳电池的效率.     

H2/(Ar+H2)流量比对AZO薄膜结构及光电性能的影响

在Ar+H2气氛下,用RF磁控溅射法在室温下制备Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,研究H2/(Ar+H2)流量比对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,在沉积气氛中引入H2可以提高AZO薄膜的结晶质量,降低AZO薄膜的电阻率,提高其霍尔迁移率和载流子浓度;H2/(Ar+H2)流量比为5%时,AZO薄膜的最小电阻率为1.58×10-3Ω.cm,最大霍尔迁移率和载流子浓度分别为13.17cm2.(V.s)-1和3.01×1020 cm-3;AZO薄膜在可见光范围内平均透光率大于85.7%。     

不同生长条件对Sn掺杂ZnO薄膜电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO透明导电薄膜,用Hall效应测试仪表征了薄膜的电学性能,研究了不同生长条件对薄膜电学性能的影响。研究结果表明,随着Ar/O2比的增加,电阻率先减小后增大,在Ar/O2为6时,取得最低的电阻率为2.02×10-2Ω·cm;随着溅射功率的增大,薄膜电阻率急剧减小,在140 W时获得最低电阻率为2.89×10-2Ω·cm;在溅射时间11min时得到了最低的薄膜电阻率,为1.45×10-2Ω·cm。随着压强的增大,电阻率先急剧减小,后缓慢增大,当溅射压强为0.8Pa时,薄膜电阻率具有最小值,为2.17×10-2Ω·cm。当衬底温度在400~500℃范围内变化时,在475℃时取得最佳电学性能,电阻率为2.26×10-2Ω·cm。在整个实验条件下,当Ar/O2为8、溅射功率为180W、衬底温度为450℃、溅射压强为0.5Pa、溅射时间为11min时,薄膜具有最佳的导电性能,电阻率为1.45×10-2Ω·cm。     

氧气流量对磁控溅射AZO薄膜光电性能的影响

采用直流反应磁控溅射方法在载玻片基体上制备AZO薄膜,研究氧气流量对所制备AZO薄膜光电性能及微观结构的影响。结果表明,氧气流量显著影响AZO薄膜的光电性能和结晶状况,当氧气流量高于0.08×10-6 m3/s时所制备的薄膜可见光透过率高但薄膜不导电;当氧气流量低于0.04×10-6 m3/s时沉积的薄膜呈现出金属性特征,薄膜导电不透明;只有在一个较窄的氧气流量范围内才能制备出光电性能均优的AZO薄膜。当氧气流量为0.06×10-6 m3/s时沉积的AZO薄膜具有较低的电阻率,为2.39×10-3Ω.cm,且薄膜在可见光区薄膜的平均透过率在90%以上。     

薄膜厚度对ZAO透明导电膜性能的影响

采用直流反应磁控溅射法,用Al含量为2%的Zn/Al合金靶材,室温下在玻璃衬底上制备了ZAO透明导电薄膜样品.在其他参数不变的情况下,由不同溅射时间得到不同的薄膜厚度,研究了薄膜的结构性质、光学和电学性质随薄膜厚度的变化关系.制备的ZnO:Al薄膜具有(002)面的单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为5.1×10-4Ω.cm,平均透射率达到88%.     

室温溅射掺铝氧化锌薄膜的微结构及其光学性能

以硝酸铝晶体和氧化锌粉末为原料,Al和Zn摩尔比为3：100,制备了相对密度为96%、电阻率为2.5×10^-2Ω·cm的掺铝氧化锌（AZO）陶瓷靶材.采用直流磁控溅射法,室温条件下,在玻璃基片上制备了AZO透明导电薄膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的微结构.薄膜晶粒尺寸大,分布均匀,可见光透过率为89.92%,光学带隙Eg为2.18 e V,Urbach能量Eu为3.9e V,折射率n随波长的增大,先减小后增大,最后趋于稳定.     

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．     

射频功率对射频磁控反应溅射制备AlN薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了AlN薄膜,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的AlN薄膜,各工艺参数中射频功率对其择优取向的影响最大.XRD表征了AlN薄膜的结构,进而选择出最优射频功率.     

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.     

溅射气压对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜,分析了ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌.结果表明:所制备的 ZnO薄膜是具有(002)晶面择优生长的多晶薄膜.溅射气压为0.3Pa时,薄膜的晶粒尺寸较大,结晶度提高.     

Influence of target-substrate distance and sputtering power on chromium oxide films prepared by medium-frequency magnetron sputtering

Chromium oxide films were deposited on Si (100) substrates by medium-frequency (MF) unbalanced magnetron sputtering at different target-substrate distances D _TS (60, 100, 120 mm) and sputtering power (2.8, 5.6, 11.2 kW), respectively. The structure, surface morphologies, and microhardness of the chromium oxide films were examined by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), and microhardness tester. The results indicate that elevated MF sputtering power can improve the crystallization of the films; The D _TS value affects the structure of the films by changing the preferential orientation from CrO₃ (221) to Cr₂O₃ (116); The microhardness of the chromium oxide films is found to increase with the sputtering power. For preparing the Cr₂O₃-dominated films with comparatively high-performance, the optimized condition is the target-substrate distance of 100 mm and MF sputtering power of 11.2 kW.     

溅射理论中的硬球模型

作者分别用Sigmund理论和硬球模型求解了溅射输运方程,证明了硬球模型的优越性,从而大大地扩展了Sigmund理论的适用范围(E＞10E0).用硬球模型求得了输运方程的一些严格解,在单元靶解析解的基础上,说明了L=0、1渐近解的正确性.在双元靶严格解的基础上,证明了泽优溅射与原子的半径大小无关.     

溅射法制备的ZnO薄膜的光发射

报道了用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有好的(002)择优取向的多晶ZnO薄膜，在514nm处观察到显著的单色绿光发射峰；且随着氧分压的增加，绿光发射峰的强度减弱．经真空中退火该发射峰增强；而在氧气中退火该发射峰强度减弱．该发射峰强度依赖于氧分压的事实表明：514nm绿光发射峰与ZnO薄膜中的氧空位缺密切相关，认为它来自于氧空位缺陷深施主能级上的电子到价带顶上的跃迁．     

磁控溅射真空制膜技术

利用JGP-560CⅧ型带空气锁的超高真空多功能溅射系统在Si(100)和玻璃基底上沉积了介质薄膜、半导体薄膜、金属薄膜和磁性薄膜,通过实验研究得到各种薄膜较好的镀膜条件;并采用可变入射角椭圆偏振光谱仪对其中一些薄膜的光学性质进行了分析,研究了制备条件对薄膜在可见光范围内光学性质的影响;我们还研究了直流溅射、射频溅射、反应溅射的特点和它们的适用范围。     

Broadband antireflection coatings deposited by magnetron sputtering

Conclusions