热处理对直流磁控溅射ITO薄膜光电学性质的影响

利用直流磁控溅射在石英衬底上沉积透明导电的掺锡氧化铟（ITO）薄膜，在相同条件下制备了两种不同溅射时间（30、10min）的样品，样品在400℃的大气中进行1h退火处理．利用分光光度计测量薄膜的正入射透射光谱，并拟合透射光谱得到薄膜的折射率、消光系数及厚度；用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质，包括载流子浓度、载流子迁移率和电阻率．实验结果显示退火处理对ITO薄膜的光学、电学性质有重要影响，退火样品在可见光区域的透过率明显提高，且光学吸收边向长波方向移动；然而，退火前薄膜的电学性能更好．     

压强和温度对薄膜折射率的影响模型

基于膜分子和气相分子在沉积时竞争的观点,得到压强和温度对薄膜折射率影响的理论模型.模型的研究表明,薄膜折射率随真空压强的增加而降低;并随沉积温度的增加而增加.在不同真空压强和不同沉积温度下制备了氧化锆薄膜,计算了样品的折射率,结果显示的规律和理论模型的规律基本一致.     

压强对PECVD制备碳纳米管的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD),以C2H2、H2和N2为反应气体,在镀Ni催化剂的Si基底上成功制备出多壁碳纳米管薄膜.并通过扫描电镜拍摄其表征,系统、深入地研究了沉积压强对碳管形貌的影响.结果表明:沉积压强对催化剂的刻蚀和碳纳米管薄膜的形成起着重要作用,获得定向性良好、分布均匀、密度适中的碳纳米管的最佳沉积压强是300 Pa.     

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.     

氧分压对射频磁控溅射制备氧化锌薄膜光电学性质的影响

利用射频磁控溅射在石英基片上沉积ZnO薄膜.为了研究氧分压对ZnO薄膜的结构和光电学性质的影响,在氧分压0.00,2.54,5.06,7.57 mPa的条件下制备了4个样品.样品的微结构、表面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方法进行测量.结果表明,所有样品的主要衍射...     

基体温度和氩气压强对射频磁控溅射制备GZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法,用Ga2O3含量为1%的ZnO做靶材,在不同基体温度和不同溅射压强的条件下制备了高质量的GZO透明导电薄膜.结果表明:基体温度和氩气压强对GZO薄膜的晶体结构、光电性能有较大影响.当温度为500℃,溅射气压为0.2Pa时制备的GZO薄膜光电性能较优,方块电阻为7.8Ω/□,电阻率为8.58×10-4Ω.cm,可见光的平均透过率为89.1%.     

缓冲层对银薄膜光电特性的影响

研究铜、铝作为银薄膜的缓冲层对银薄膜的光电学性质的影响.利用热蒸发技术在BK-7玻璃基底上沉积Ag(220 nm)/Al(20 nm)和Ag(220 nm)/Cu(20 nm)薄膜,沉积薄膜在温度为400、500℃的大气条件下退火处理1 h.样品的表面形貌用原子力显微镜观测,光学和电学性质分别用分光光度计和vander Pauw方法测量.实验结果表明,相对于同等条件下制备的纯银薄膜,附加缓冲层大大提高了退火态薄膜的光电性质,改善了银薄膜的热稳定性.不同的缓冲层对银薄膜光电性质影响程度不同:在同一退火温度下,在可见光谱区域,Ag/Al薄膜的反射率大于Ag/Cu薄膜;Ag/Cu薄膜的电阻率ρ小于Ag/Al薄膜,且在退火温度为500℃时Ag/Cu薄膜的ρ最小.     

溅射功率对掺铝氧化锌薄膜光电学性质的影响

利用射频磁控溅射在BK-7玻璃基片上沉积掺铝氧化锌薄膜,研究溅射功率对薄膜光电性能的影响.当溅射功率从250 W增加到400 W时,X射线衍射的结果发现,250 W制备的薄膜只有(002)衍射峰,而300 W以上的样品则出现了新的(101)衍射峰;而且随着溅射功率的增加,(002)峰的强度减弱,(101)峰的强度增强.薄膜的厚度随溅射功率的增加而变厚,电阻率随溅射功率的增加而减小,从200 W功率时的24.6×1-0 4Ωcm减小到400W时的7.2×1-0 4Ωcm.样品在可见光区域的平均光学透射率都大于85%,其光学带隙随载流子浓度的减小而减小.     

基片温度对RF磁控溅射GaAs/SiO_2纳米颗粒镶嵌薄膜光谱特性的影响

利用射频（ＲＦ）磁控共溅射技术,以光学石英玻璃为基片,在不同基片温度下制备了系列ＧａＡｓ／ＳｉＯ２半导体纳米颗粒镶嵌薄膜样品。采用岛津光谱仪,对薄膜在２００至２０００ｎｍ波段范围内的透射光谱进行了测量。结果表明,与ＧａＡｓ块体材料相比,薄膜样品吸收边发生明显的蓝移;且随着基片温度的降低,蓝移量增大。而当基片温度达到３００℃时,光谱中出现了明显的吸收峰。量子限域效应是导致这种结果的主要原因。     

溅射功率及压强对磁控溅射Mo薄膜电学性能和表面形貌的影响

采用直流磁控溅射的方法在普通玻璃衬底上沉积Mo薄膜,研究了工作压强、溅射功率对Mo薄膜的电学性能、表面形貌的影响.实验表明,在我们所使用的压强范围内(O.2～2.O Pa),溅射压强低时,沉积速率较快,制备出的薄膜导电性能亦较好;O.4 Pa时达到最佳值,电阻率为1.22×10-4Ω·cm,且扫描电镜(SEM)图显示薄...     

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.     

氧分压对IWO薄膜表面形貌及光电性能的影响

掺钨氧化铟(In2O3:W,IWO)薄膜是一种新型的透明导电氧化物(TCO)薄膜,其中W与In之间存在着较高的价态差,使得IWO薄膜与其他TCO薄膜相比,在相同的电阻率条件下具有载流子浓度低、迁移率高和近红外区透射率高的特点.利用直流磁控溅射法制备了IWO薄膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应及分光光度计表征了薄膜的表面形貌及光电性能.在工作压力1 Pa、氧分压为2.4×10-1Pa的条件下,实验中制备的IWO薄膜最佳电阻率为6.3×10-4Ω.cm,最高载流子迁移率为34 cm2V-1s-1,载流子浓度达到2.9×1020cm-3,可见光平均透射率约为85%,近红外平均透射率大于80%.     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

工作气压对溅射沉积铜铟镓硒薄膜形态和光学性能的影响

采用射频磁控溅射法,通过直接溅射铜铟镓硒四元合金靶在镀有Mo背电极的soda-lime玻璃衬底上获得铜铟镓硒(CIGS)薄膜.利用X线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X线能量色散谱仪(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)研究薄膜的结构、表面形貌和组织成分的变化,并通过紫外-可见分光光度计(ultraviolet and visible spectrophotometer,UV/VIS)获得薄膜的透过率光谱,研究不同工作气压对CIGS薄膜晶体结构、表面形貌和光学性能的影响.实验结果表明:在工作气压为0.8 Pa时制得的薄膜表面均匀致密,可见光范围内透光率接近于零,nCu/nIn+Ga=0.83,nGa/nIn+Ga=0.3,nSe/nCu+In+Ga=1,证明溅射所得CIGS吸收层薄膜的性能接近高效吸收层的要求.     

Enhanced deposition of Zn O 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(Zn O) 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 Zn O films are obtained via Li doping. The average deposition rate for doped Zn O 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–Zn O. X-ray diffraction analysis demonstrates that Li doping promotes the(002) preferential orientation in Li-doped Zn O films. However, an increase in the Zn O 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 Li2 O. 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 Zn O will make significant applications in future surface acoustic wave devices.     

反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜摩擦特性的研究

以高纯石墨做靶、CHF3/Ar为源气体采用磁控溅射法在不同射频功率条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜.利用原子力显微镜、纳米压痕、拉曼光谱、红外光谱和摩擦磨损测试仪对薄膜的表面形貌、硬度、键态结构以及摩擦学性能作了具体分析.测试结果表明,制备的薄膜整体较均匀致密,表现出了良好的抗磨减摩性能.当射频功率为120W时,薄膜的摩擦因数低至0.41左右.AFM和纳米压痕显示,薄膜摩擦因数受表面粗糙度和硬度影响,但并非成单调对应关系.拉曼和红外透射光谱表明,随着功率的增加,薄膜中的芳香环比例增加,sp3杂化含量减小,结果显示,CF2反振动强度的减弱和C—C链中较少量H原子的键入都可能得到相对较低的薄膜摩擦因数.     

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.     

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的结构及性能

 以磁控溅射制备W原子数分数为2.1%~53.1%的Cu-W薄膜,用EDX、XRD、TEM、SEM、显微硬度计和四探针电阻仪对薄膜成分、结构和性能进行表征,研究薄膜中W含量的变化对薄膜结构及性能的影响.结果表明,Cu-W薄膜呈纳米晶结构,含x=2.1%~16.2%W的Cu-W膜中存在W在Cu中的铜基fcc Cu(W) 非平衡亚稳过饱和固溶体,Cu-36.0%W膜中存在fcc铜基和bcc钨基双相固溶体,含x=48.7%~53.1%W的Cu-W膜则存在Cu在W中的钨基bcc W(Cu)亚稳过饱和固溶体.具两相结构的Cu-36%W薄膜的显微硬度最大,而Cu-W膜电导率则随W含量上升而持续降低.400 ℃退火1 h后,Cu-W薄膜发生基体相晶粒长大,硬度降低,但电导率提高.Cu-W薄膜在退火后结构和性能变化的主要原因是退火中基体相晶粒发生了长大.     

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.     

镁合金表面磁控溅射沉积铝膜的力学性能

采用直流磁控溅射法在镁合金上沉积铝膜,在高真空下对铝膜进行加热后处理. 用X射线衍射仪(XRD)分析膜层为纯铝多晶态,扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜晶粒细小. 采用纳米压痕/划痕仪对铝膜的厚度、临界附着力、硬度和弹性模量进行了测试,并且用辉光放电光谱仪(GDS)测试了镁合金表面铝膜的成分和性能随薄膜深度的分布. 结果表明,铝膜的厚度随后处理温度的升高而降低,其表面硬度和弹性模量高于镁合金基体并且随深度增加而逐渐降低. 铝膜与镁合金基体间存在一个过渡层,结合良好且表现出一定的弹塑性能,有利于镁合金表面的防护.