沉积气压对磁控溅射ZrO2薄膜光性能的影响

为了探究沉积气压对ZrO₂薄膜光学特性的影响规律，以玻璃和硅片为基底，利用射频磁控溅射的方法在不同沉积气压下制备ZrO₂薄膜样品.通过分光光度计测定薄膜在可见光波段的透射光谱，利用椭圆偏振谱仪表征薄膜的折射率、消光系数、厚度等光学参量，利用原子力显微镜观测薄膜表面的微观结构等.结果表明：(1)薄膜的沉积速率随沉积气压的增大而减小，沉积气压为0.4 Pa时沉积速率最大，为0.033 nm/s，沉积气压为1.0 Pa时沉积速率最小，为0.011 nm/s；(2)当沉积气压为1.0 Pa时，200～1 000 nm波段薄膜的平均透射率和折射率均最高，分别为82.71%和2.35，表现出良好的透光性；(3)沉积气压对薄膜消光系数的影响较小；(4)不同沉积气压下制备薄膜的表面粗糙度也不同，沉积气压为1.0 Pa时薄膜的粗糙度最低，为5.5 nm，沉积气压为0.6 Pa时薄膜的粗糙度最高，为25.2 nm.     

靶基距对ZnMgO:Ti透明导电薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnMgO∶Ti透明导电薄膜。利用SEM、XRD、双光束紫外可见分光光度计和四探针法系统研究了靶基距对薄膜形貌及光电性能的影响。结果表明,靶基距对Zn MgO∶Ti薄膜光电特性有较大影响。随着靶基距的增加,电阻率先减小后增加,在靶基距为50 mm时薄膜电阻率达到最小值6.44×10-4Ω·cm;靶基距对薄膜的光透过率影响不大,所制备薄膜在400～900 nm范围内的平均透射率均达到92%,但随着靶基距的增加,光学吸收边界向短波方向移动,出现了蓝移现象。不同靶基距下,带隙宽度也发生了变化。     

射频溅射功率密度对Ga:ZnO透明导电薄膜性能的影响

室温下利用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了掺Ga氧化锌(Ga:ZnO)多晶透明导电薄膜.通过改变磁控溅射生长过程中的溅射功率密度和靶基距,研究了多晶薄膜的透明导电性能与生长参数的相互影响关系.研究结果表明:当溅射时间相同时,随溅射功率密度的增加和靶基距的减小,Ga:ZnO薄膜的厚度增加,从而导致了薄膜导电率升高;当溅射功率密度为5.3W/cm2、靶基距为5cm时,Ga:ZnO薄膜的最小电阻率达到3.1×10-4Ω·cm.透光率测试结果表明:当溅射功率密度增加时,Ga:ZnO薄膜中紫外光学吸收发生了红移;增加溅射功率密度会造成薄膜中掺杂缺陷密度增加,产生禁带之间Urbach带尾能级吸收效应;GaZnO薄膜在可见光范围中的平均透光率大于80%.     

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.     

脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜的膜厚分布特征

【目的】探究脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜时薄膜的厚度分布规律,以便于能够改善薄膜的均匀性。【方法】在实际情况中,靶材和基片并不平行,取任一无限小面积元近似作为平行靶材时的情况来分析,研究此处各项等效参数即可得到该处的膜厚。【结果】当靶材与基片的倾斜角为0°时,靶材激光照射点处的法线与基片相交处的膜厚度最大,以该点为中心,基片两侧膜厚呈对称分布,且越远离基片中心点,膜的厚度越小;当靶材与基片的倾斜角不为0°时,基片左右两侧膜厚不对称分布,靠近靶材一侧的薄膜厚度大于远离靶材一侧的薄膜厚度,倾斜角越大,两侧膜厚的差异越大,膜厚最大的点不在基片中心处,而是偏向靠近靶材的一端,倾斜角越大,偏离越明显。靶基距增大,所形成的膜厚度均匀性提高,但与靶基距较小时相比,相同时间内沉积的膜厚度要低得多。【结论】PLD制备InGaN薄膜过程中,基片各处上的薄膜受倾斜角和靶基距的影响,厚度不均匀,存在一个厚度分布。     

C轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用直流磁控反应溅射法制备AlN薄膜.研究了靶基距、衬底温度和电极材料对AlN薄膜择优取向的影响.用XRD、AFM表征了AlN薄膜的结构、表面形貌.结果表明衬底温度为300℃、靶基距为3cm,在Pt电极上可沉积高质量的C轴择优取向AlN薄膜.     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在380nm"2300nm宽光谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.结果表明:样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差(MSE)比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线.测量结果对ZrO2薄膜的薄膜设计和多层膜的制备有一定参考价值.     

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.     

氧气流量对反应磁控溅射铜氧化物薄膜结构和光学性质的影响

反应磁控溅射方法在玻璃基片上沉积铜氧化物薄膜,研究氧气流量对薄膜结构和光学性质的影响.用X射线衍射仪检测薄膜的结构,分光光度计测量薄膜的透射和反射光谱,采用拟合正入射透射光谱数据的方法计算薄膜的折射率、消光系数及厚度.结果表明,薄膜沉积过程中,随着氧气流量的增加,铜氧化生成物从Cu2O逐步过渡到Cu4O3,最后为CuO;当氧氩流量比为6:25时,生成单相多晶结构的Cu2O薄膜,薄膜的折射率和消光系数随波长增加而减小,带隙为2.49 eV;不同氧气流量条件下制备的Cu2O,CuO薄膜的折射率和消光系数随氧流量的增加而增加.     

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.