反应气体流量比对PECVD类金刚石薄膜机械性能的影响

实验研究了不同乙炔与氩气流量比R对脉冲等离子体增强化学气相沉积(PECVD)类金刚石薄膜的沉积速率、AFM形貌、膜基结合强度、纳米压痕硬度以及弹性模量的影响。结果表明:薄膜沉积速率随C_2H_2流量的增大而增大,在R为4:1时沉积速率达到最大0.8μm/h;不同气体流量比下薄膜的表面形貌均光滑致密,纳米硬度是316L不锈钢基体的3倍以上;R为3:1时,Raman光谱ID/IG值为最小,对应此流量比下的最高纳米硬度16.1GPa,且粗糙度最低,摩擦系数为0.206。     

氧气流量对TiO_x薄膜结构和光学特性的影响

用直流反应磁控溅射法在未加热的玻璃基片上制备出晶态TiOx(x2)薄膜,研究关键工艺因素即氧气流量对薄膜的沉积速率、表面形貌、显微结构和光学特性的影响。研究结果表明:随着氧气流量增加,薄膜的沉积速率从38.54nm/min下降到3.28nm/min,溅射模式也从转变模式过渡到氧化模式,薄膜表面均方根粗糙度逐渐减小,表面更趋平整;当氧气流量≤5mL/min时,得到不透明的晶态TiOx(x2)薄膜;当氧气流量5mL/min时,所沉积的TiOx薄膜呈透明非晶态,薄膜平均透射率高于80%。     

电沉积-热解法制备的Al_2O_3薄膜的抗高温氧化性能研究

采用电沉积-热解法在304不锈钢表面沉积了Al2O3薄膜,研究了电解液浓度、电沉积电压对Al2O3薄膜900℃抗高温氧化性能的影响。表面宏观形貌、XRD分析、氧化增重和氧化膜剥落动力学曲线结果表明电沉积-热解法制备的Al2O3薄膜降低了氧化初期基体表面的氧分压,促进了选择氧化的发生,因此显著提高了304不锈钢的抗高温氧化性能。在电沉积电压为25V、硝酸铝酒精浓度为0.10mol/L条件下制备的Al2O3薄膜抗高温氧化性能最佳。     

溅射功率对氧化铝薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射法,在K9双面抛光玻璃基底上制备了一系列不同溅射功率的Al2O3薄膜,并对部分薄膜进行退火处理.利用X线衍射法对Al2O3薄膜退火前后的晶体结构进行分析,采用椭圆偏振光谱仪对薄膜的厚度、折射率和消光系数进行测试和拟合.实验结果表明:测射功率在100~300 W时,沉积的Al2O3薄膜退火前后均为非晶态;薄膜在可见光范围内具有良好的透光性能,透射率接近90%,为透明膜;薄膜的沉积速率随溅射功率的增大而增大;薄膜在可见光波段的折射率n随波长的增大而减小,平均值随溅射功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;薄膜消光系数k的平均值亦随溅射功率的增大呈现先增大后减小的变化趋势.     

磁控溅射沉积TiN薄膜工艺优化

磁控溅射TiN薄膜的力学和腐蚀性能与薄膜的结构密切相关,而其结构又取决于薄膜的制备工艺.采用正交实验方法对影响TiN薄膜结构和性能的重要参数如电流、负偏压、氮流量和基体温度等进行优化,以期获得更优的制备工艺条件.实验结果显示,其对TiN薄膜纳米硬度影响由大到小的次序为：基体温度＞负偏压＞电流＞氮流量;对膜/基结合力的影响由大到小的顺序为：基体温度＞氮流量＞电流＞负偏压.综合考虑TiN薄膜的纳米硬度和膜/基结合力,获得的最优方案为：基体温度300℃,电流0.2A,负偏压-85 V,标准状态下氮流量4 mL/min.     

表面活性剂对导电PPY固体铝电解电容器性能的影响

研究了表面活性剂对以导电聚吡咯(PPY Polypyrrole)为阴极的固体铝电解电容器性能的影响.由于电容器的介质膜Al2O3表面状态对沉积其上的PPY薄膜电导率及电容器的电性能影响较大,因此,在对Al2O3介质膜的表面形貌、带电状态和润湿等表面状态进行研究分析的基础上,提出了一种在化学聚合PPY膜时在吡咯单体溶液中添加表面活性剂的新方法.实验结果表明,化学聚合时添加表面活性剂可以使PPY在凹凸不平Al2O3表面充分均匀成膜并且提高了电导率(例如,在比容同为4.3μF/cm2阳极铝箔上的Al2O3膜表面沉积PPY薄膜时,添加与不添加表面活性剂形成的PPY薄膜电导率分别为16.6S/cm和5.4S/cm),所制成的电容器损耗角正切值可降低至0.026,漏电流减小,漏电流常数k值达0.04μA/(μF·V),并具有优良的阻抗频率特性和温度特性.     

沉积温度对磁控溅射镀钌薄膜微观结构和附着力的影响

采用中频磁控溅射技术在钼圆片表面镀覆钌薄膜,通过X射线衍射仪、扫描电镜、平整度仪、宏观浸蚀试验和百格测试等对镀层进行表征和检测,研究不同沉积温度对薄膜微观结构和附着力的影响。结果表明,随着沉积温度由室温升至200℃,钌薄膜的表面平整性和致密性逐步改善,附着力得以提高;200℃沉积薄膜的膜/基结合力最大,其微观结构、致密性等也均达到最优;但当沉积温度进一步提高到300℃时,钌薄膜的表面起伏反而增大,附着力有所下降。     

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.     

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。     

偏压对电弧镀TiN薄膜结构和机械性能的影响

采用SA-6T电弧离子镀设备在抛光后的W18Cr4V高速钢表面沉积TiN薄膜,在其他参数不变的情况下,考察偏压对薄膜结构和机械性能的影响.通过扫描电镜观察了TiN薄膜的表面形貌,采用X射线衍射仪对结构进行物相分析,利用XP-2台阶仪测试了薄膜的厚度,并用纳米压痕仪和多功能表面测试仪分别对薄膜的硬度和膜基结合力进行测量.结果表明：随着负偏压的增加,具有面心立方结构的TiN薄膜沿（111）密排面的择优生长明显加强;薄膜厚度（沉积速率）呈现先增大后减小的趋势,在负偏压为100V时达到最大;薄膜综合力学性能在负偏压为200V时达到最佳.     

衬底对直流磁控溅射制备TiO2薄膜结构和形貌的影响

在气压为1Pa和2Pa的情况下,文章采用直流磁控溅射法分别在Si(100)、Al2O3陶瓷、普通载玻片3种衬底上生长TiO2薄膜;利用原子力显微镜对TiO2薄膜的表面形貌进行观察,研究了压强及衬底对薄膜表面形貌的影响。并研究表明,在Si(100)衬底上生长的TiO2薄膜,气压为2Pa时比1Pa时表面粗糙度要大;在相同溅射气压下,Si(100)衬底上得到的TiO2薄膜质量明显优于Al2O3陶瓷和普通载玻片衬底上的。     

退火对非晶Al2O3高k栅介质薄膜特性的影响

利用射频反应溅射方法制备了Al2O3非晶薄膜,用椭圆偏振仪获得了薄膜的厚度,用高频C-V和变频C-V及J-V测量了薄膜的电学特性,用X射线以衍射(XRD)检测了薄膜的结构,用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌.实验得到了电学特性优异的薄膜样品,对薄膜的退火研究发现,氮气低温退火使Al2O3薄膜的介电常数得到了提高并使漏电流特性得到了改善.可以认为,氮气退火消除了薄膜中原有的缺陷,并使得薄膜更加致密是主要的原因,而过高温度的退火会导致氧化铝中少量的氧的损失,从而导致了氧化铝层中固定电荷密度的增大,进而出现了大的平带电压.XRD显示样品的非晶特性非常稳定,AFM显示薄膜表面非常平整,能够满足大规模集成电路短期的发展需要.     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

Effects of substrate temperature and ambient oxygen pressure on growth of Ba(Fe1/2Nb1/2)O3 thin films by pulsed laser deposition

Ba(Fe1/2Nb1/2)O3 thin films were grown on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates with pulsed laser deposition (PLD) at temperatures ranging from 823 to 923 K with the varied ambient oxygen pressure. X-ray diffraction (XRD) data confirmed the single phase of polycrystalline Ba(Fe1/2Nb1/2)O3 thin films. The effects of substrate temperature and ambient oxygen pressure on the surface morphologies of the thin films were investigated by atomic force microscopy (AFM) and the growth dynamics of thin films was discussed. Larger grains and denser surface morphologies were observed with increasing substrate temperature. While finer grains were produced with increasing ambient oxygen pressure due to more frequent collisions between the ejected species and ambient oxygen molecules. The influence of the substrate temperature and ambient oxygen pressure on the dielectric properties was also discussed. Improved dielectric constant and decreased dielectric loss was observed for the thin film deposited at evaluated temperature.     

射频溅射ZrO_2薄膜的摩擦学特性

利用磁控射频反应溅射方法制备了 ＺｒＯ２薄膜。分析了工艺对薄膜结构的影响，结构与摩擦学特征的关系。研究表明，氧分压和基片温度是影响薄膜结构，从而影响其摩擦学特性的关键因素。     

非晶硅薄膜的制备及晶化研究

采用磁控溅射技术首先在玻璃基片、单晶硅片上溅射非晶硅薄膜再在其表面溅射铝膜,并用快速退火炉在不同温度下进行退火。利用台阶仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征。结果表明:在功率120W,气压1.5～2.5pa,时间为3.5～4.5h的条件下可制备得非晶硅薄膜,Al诱导能降低晶化温度,并在500～600℃间存在一最佳晶化温度。     

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%.     

衬底负偏压溅射对ZrN薄膜性能的影响研究

本文采用S-抢磁控溅射系统淀积ZrN薄膜,用扫描电镜、X射线衍射、反射电子衍射、俄歇电子能谱和电学测量等方法研究了衬底负偏压溅射和溅射两种工艺方法淀积的ZrN薄膜的结构、组分和薄膜电阻率。结果表明,适当增大溅射功率,采用衬底负偏压溅射方法,有效地减少了氧的沾污,使得所淀积的ZrN薄膜的电学性能有明显改善。