基于GDOES分析的磁控溅射制备钛膜工艺优化

采用辉光放电发射光谱(GDOES)测试分析方法研究了磁控溅射功率、工作气压、基片温度等工艺参数对钛膜厚度、密度、扩散层的影响。结果表明,在0.2 Pa工作气压条件下,在100～300 W范围内溅射功率与沉积速率呈近似线性关系;在溅射功率200 W条件下,工作气压在0.2～0.7 Pa范围内的沉积速率较为稳定,约为16 nm/min,而增大工作气压将显著降低钛膜密度,工作气压0.2 Pa对应的钛膜密度达到4.47 g/cm~3,而0.7 Pa对应的钛膜密度仅为3.26 g/cm~3;基片温度显著影响了钛膜与钼基片之间的扩散层厚度,在溅射功率200 W、工作气压0.2 Pa条件下镀膜300 min,基片温度100℃下的扩散层厚度为487 nm,250℃下则达到814 nm。     

磁控溅射制备Mo薄膜的优化工艺和组织及性能研究

基于正交试验设计,采用射频磁控溅射技术在不同工艺条件下制备了一系列纯金属Mo薄膜。以薄膜的纳米硬度和结合强度为评价指标,考察分析了溅射靶功率、基片温度、氩气流量和真空度4个工艺参数对溅射Mo薄膜综合力学性能和组织结构的影响规律及机理。结果表明,所制备的多种Mo薄膜均为立方多晶结构,并在(110)和(220)晶面择优生长。薄膜由细小的"树枝"状颗粒随机堆叠而成,表面呈压应力状态。综合考虑薄膜的沉积质量和沉积效率,提出磁控溅射制备Mo薄膜的较佳工艺参数为Mo靶功率100 W,沉积温度120℃,氩气流量90 cm3/min,真空度0.2 Pa。采用优化工艺制备的Mo薄膜具有良好的结晶状态和均匀致密的组织结构,纳米硬度为7.269 GPa,结合强度高达33.8 N。     

LPCVD-Si3N4工艺及性能研究

使用低压化学气相沉积工艺(LPCVD),以三氯硅烷和氨气作为硅源和氮源,在烧结氮化硅表面制备氮化硅薄膜.分别考察了载气、沉积温度以及原料配比等工艺参数对沉积速率的影响,并对薄膜的组成、结构及硬度等性能进行了分析.结果表明,较好的工艺条件是,采用N2或N2+H2为载气、沉积温度为800℃,NH3/HSiCl3流量比为4,此时薄膜沉积速率可达23.4 nm/min,其主要由Si-N组成,并含有部分Si-O,硬度为28 650 MPa.     

制备工艺对超磁致伸缩Fe-Ga合金薄膜表面形貌的影响

采用JZCK-600F型多功能镀膜设备制备了Fe-Ga合金薄膜,研究了溅射工艺对Fe-Ga合金薄膜沉积速率及表面形貌的影响。用SEM、EDS研究了Fe-Ga合金薄膜的表面形貌和薄膜成分。当其他工艺参数不变时,溅射时间、溅射功率是影响Fe-Ga合金薄膜的厚度和生长速率的主要因素。随溅射时间和功率的增加,薄膜厚度和沉积速率也随之增加,并且薄膜厚度与溅射时间和功率呈现出正比例关系;但是薄膜厚度过大,加大的内应力会使薄膜剥离。溅射功率过大时,内应力同样会使薄膜内部出现裂纹。所制备Fe-Ga合金薄膜的磁畴图像明暗对比明显。磁畴形状呈现不太规则的团圈状,类似珊瑚结构。薄膜的结晶化生长良好,薄膜形貌为较均匀致密的颗粒状结构。优化的薄膜溅射工艺参数为溅射功率80 W、溅射工作气压0.6 Pa、溅射时间60 min、Ar气工作流量25 mL/min。采用此优化工艺制备的Fe-Ga合金磁致伸缩薄膜悬臂梁偏移量为69.048 μm,可满足制备微器件所需性能。     

LPCVD-Si3N4工艺及性能研究

使用低压化学气相沉积工艺（LPCVD），以三氯硅烷和氨气作为硅源和氮源，在烧结氮化硅表面制备氮化硅薄膜。分别考察了载气、沉积温度以及原料配比等工艺参数对沉积速率的影响，并对薄膜的组成、结构及硬度等性能进行了分析。结果表明，较好的工艺条件是，采用N2或N2＋H2为载气、沉积温度为800℃，NH3／HSiCl3流量比为4，此时薄膜沉积速率可达23．4nm／min，其主要由Si—N组成，并含有部分Si-O，硬度为28650MPa。     

溅射参数对钛膜结构及其TiO_2纳米管制备的影响

采用射频磁控溅射在玻璃基片上制备了参数不同的钛膜,并选取钛膜在HF水溶液中恒压阳极氧化得到TiO2纳米管阵列。结果表明：溅射压强从0．1Pa升至1．5Pa,薄膜致密度显著下降,溅射压强以0．5Pa为宜;溅射功率为105W,溅射速率约为0．23nm／s,溅射时间延长,薄膜厚度线性增加;衬底预热有利于提高膜的致密度和结晶性能,在衬底温度低于300℃时,钛晶粒在（002）晶面择优生长,当升温到更高温度时,（010）峰、（011）峰出现且强度升高,而（002）峰的强度降低;在室温下,当溅射功率小于150W时,薄膜具有较高密度,晶粒生长各向异性,增至167W时,钛晶粒在（002）晶面择优生长,呈明显柱状六方晶表面形态,且晶界有明显孔洞存在,致密度下降。将溅射功率为150W,工作压力为0．5Pa,溅射时间为1h条件下所制备的钛膜在氧化电压为10V、电解液为0．5％（质量分数,下同）HF水溶液中室温阳极氧化,得到高规整度的TiO2纳米管阵列。     

一种制备p型ZnO晶体薄膜的方法

本发明公开的制备p型氧化锌晶体薄膜的方法步骤如下：先将衬汽相沉积生长室中，生长室真空度抽到至少10^-2Pa，然后加热衬底，使衬底温度底表面清洗后放入金属有机化学为350～950℃，控制生长室内部压力在10^-2-10000Pa范围里，用高纯载气将高纯有机锌源输入生长室中，同时将高纯N2O和高纯NO气体输入生长室，有机锌源、N2O和NO的摩尔流量分别为0．1—1×10^3μmol／min、     

一种实时掺氦生长P型氧化锌晶体薄膜的方法

本发明公开的实时掺氮生长P型氧化锌晶体薄膜的方法，是在金属有机化学汽相沉积过程中利用活化裂化高纯氮源气体产生氮原子进行实时掺氮的。步骤如下：先将衬底表面清洗后放入金属有机化学汽相沉积生长室中，生长室真空度抽到至少10^-4Pa，然后加热衬底，使衬底温度为350—950℃，将高纯氧源和用高纯载气将高纯有机锌源输入生长室中在衬底上生长氧化锌薄膜，高纯氧源和高纯有机锌源的摩尔流量分别为5～100000μmol／min和0．1～1000μmol／min，同时将用原子发生器活化裂化高纯氮源气体分离出的氮原子输入生长室，     

高K栅介质HfSixOy薄膜的制备工艺与结构分析

采用射频磁控溅射法制备HfSi_xO_y薄膜,系统研究工艺参数对HfSi_xO_y薄膜沉积速率的影响规律.对沉积态和退火HfO_2和HfSi_xO_y薄膜的结构进行了对比分析.结果表明:HfSi_xO_y薄膜的沉积速率随射频功率、Ar气体流量和粘贴Si面积的增大而增大,随溅射气压的增大而减小.衬底未加热时,制备的HfSi_xO_y和HfO_2薄膜均呈非晶态,随着衬底加热温度的上升,HfO_2薄膜呈多晶态,而HfSi_xO_y薄膜呈非晶态.HfSi_xO_y薄膜在800℃退火后仍呈非晶态,而HfO_2薄膜在400℃退火后已明显晶化,这表明HfSi_xO_y薄膜具有较高的热稳定性.     

射频反应磁控溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的光电性能

室温下采用射频(RF)反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积具有(002)择优取向的透明导电Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。XRD结果表明,制备的AZO薄膜为多晶,具有c轴择优取向。退火处理能提高其结晶度。在Al靶射频功率为40W,ZnO靶射频功率为250W,氩气流量为15mL/min的条件下,获得200nm厚的薄膜电阻率约3.8×10-3?·cm,在可见光范围内有很好的光透过率。     

Au-aSi肖特基势垒太阳电池

在对a-Si:H进行研究的基础上制成了光电转换效率为1.5%的肖特基势垒太阳电池.a-Si:H是用硅烷辉光放电方法生长的.在10~(-3)的真空室通入用Ar稀释到10%的硅烷.频率为13.56MC,功率为20-200W的功率源通过外电容加到反应室,使之产生等离子体.衬底温度为180℃到250℃之间.控制生长速率为50A-100A/分.硅烷的气相分压为4×10~(-1)到5×10~(-2)之     

沉积参数及退火条件对AlN薄膜电学性能的影响

利用射频反应磁控溅射在Si（100）基底上沉积AlN介质薄膜,并在不同温度下对薄膜进行快速退火。通过抗电强度测试仪、电容电压测试C-V、X射线衍射仪、电子能谱仪、原子力显微镜和椭圆偏振仪等研究薄膜的击穿电压、介电常数、晶体结构、化学成分、表面形貌及薄膜的折射率。结果表明：溅射功率和溅射气压对薄膜的击穿电压有很大的影响,溅射功率为250 W,气压为0.3 Pa时薄膜的抗电性能较好;薄膜的成分随溅射气压发生变化,N与Al摩尔比最高达到0.845;随退火温度的增加,薄膜晶体结构发生非晶-闪锌矿-纤锌矿的转变;薄膜的折射率随退火温度的升高而增加。     

Mo电极上磁控反应溅射AlN薄膜

采用射频反应磁控溅射法在Mo电极上沉积了AlN薄膜.研究了溅射气压、靶基距、溅射功率、衬底温度及N_2含量等不同工艺条件对AlN薄膜择优取向生长的影响.用XRD分析了薄膜的择优取向,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌.实验结果表明,靶基距和溅射气压的减小,衬底温度及溅射功率的升高有利于AlN(002)晶面的择优取向生长.氮氩比对AlN薄膜择优取向生长影响较小,N_2≥50%(体积分数)时均可制得高c轴择优取向的AlN薄膜.经优化工艺参数制备的AlN柱状晶薄膜适用于体声波谐振滤波器的制备.     

磁控溅射制备ZnO缓冲层薄膜的微观结构和光学性能

研究了衬底温度、溅射气压对磁控溅射沉积ZnO缓冲层薄膜的微观结构、表面形貌和光学性能的影响。结果表明,衬底温度、溅射气压对ZnO缓冲层薄膜表面形貌、晶粒尺寸、禁带宽度和光学透过率等有较大影响。综合分析得出最佳的制备ZnO缓冲层薄膜的工艺为250℃、0.6 Pa。在此工艺下制备的ZnO缓冲层薄膜具有很好的ZnO(002)面c轴择优取向,结构致密、尺寸均匀,禁带宽度为3.24 eV,可见光平均透过率为86.93%,符合作CIGS太阳能电池缓冲层的要求。     

SnS / ZnO 叠层太阳能电池的制备及性能研究

目的获得光电性能较佳的Sn S/Zn O叠层太阳能电池。方法通过磁控溅射法,采用不同的溅射参数在FTO玻璃上制备Sn S和Zn O薄膜,研究Sn S和Zn O薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能,最终获得制备叠层太阳能电池的最佳方案。结果沉积Sn S薄膜的溅射功率、沉积时间、工作气压为28W,40 min,2.5 Pa和36 W,25 min,2.3 Pa时,获得的两种Sn S薄膜均在(111)晶面具有良好的择优取向,晶粒较大,表面致密光滑,禁带宽度分别为1.48,1.83 e V。沉积Zn O薄膜的溅射功率、溅射时间、工作气压为100 W,10 min,2.5 Pa时,Zn O薄膜的结晶性能更优,透过率更大,适合作为太阳能电池的n层。以宽禁带Sn S(1.83 e V)为外p型吸收层,窄禁带宽度Sn S(1.48 e V)为内p型吸收层制备的FTO/n-Zn O/p-Sn S(1.83 e V)/n-Zn O/p-Sn S(1.48 e V)/Al叠层太阳能电池,其光电转化效率为0.108%,短路电流为0.90 m A,开路电压为0.40 V。结论制得的叠层太阳能电池性能较传统单层太阳能电池更优。     

NiCr-NiSi传感器薄膜附着力测试与分析

采用磁控溅射法制备NiCr-NiSi薄膜,以溅射功率、溅射时间、溅射气压及基片负偏压作为四因素进行正交试验,制备了9种性能不同的NiCr-NiSi薄膜热电偶测温刀头,对每片测温刀头上薄膜与刀体之间的附着力进行了测试,并对测试结果进行了极差分析。分析结果表明:在4个溅射因素当中,基片负偏压是影响薄膜附着力大小的最主要因素,在一定范围内,增大基片的负偏压值可提高薄膜的附着力。验证试验表明,NiCr薄膜溅射参数为溅射功率90W、溅射时间30min、溅射气压0.45Pa、基片偏压-110V,NiSi薄膜溅射参数为溅射功率100W、溅射时间40min、溅射气压0.4Pa、基片偏压-110V,可使NiCr和NiSi薄膜的附着力值分别约增大3.2N和1.5N。     

钼合金磁控溅射镀镍薄膜工艺及后续热处理

目的优化钼表面直流磁控溅射镀镍薄膜的工艺,提出后续热处理方法。方法设计正交实验,探究溅射功率、溅射气压、负偏压和沉积时间对镍薄膜沉积速率和附着力的影响,从而优化工艺参数。利用扫描电镜和平整度仪对最佳工艺参数下制备的薄膜的组织结构进行表征,并研究后续热处理对薄膜附着力的影响。结果工艺参数对镀镍薄膜沉积速率影响的主次顺序为:功率溅射气压负偏压;对薄膜附着力的影响主次顺序为:负偏压沉积时间功率溅射气压。随溅射功率增大,沉积速率增大,薄膜附着力先增后减;随溅射气压增大,沉积速率和薄膜附着力均先增后减。负偏压增大对沉积速率影响较小,但有利于提高薄膜附着力。随沉积时间延长,薄膜附着力降低。在氢气气氛下进行850℃×1 h的后续热处理,能够促进扩散层的形成,明显提高镍薄膜的附着力。结论最佳镀镍工艺参数为:溅射功率1.8 k W,溅射气压0.3 Pa,负偏压450 V,沉积时间10 min。在该条件下制备的镍薄膜厚度达到1.15μm左右,与基体结合紧密,表面平整、连续、致密。后续增加热处理工序是提高镍薄膜附着力的有效方法。     

Nd-Fe-B薄膜的磁控溅射法制备与组织结构

对直流磁控溅射法制备Nd-Fe-B薄膜工艺进行了研究.在不同的溅射功率、溅射气压、溅射时间等条件下制备薄膜,并对薄膜进行了AFM、XRD分析.结果表明,Nd-Fe-B薄膜的沉积速率、表面形貌及相结构与溅射功率、溅射气压、溅射时间密切相关.薄膜的沉积速率随磁控溅射功率的增加而增加,薄膜表面晶粒尺寸和表面粗糙度随溅射功率增加而增大.沉积速率随溅射气压的升高先增大后减小.低功率溅射时,薄膜中出现α-Fe、Nd2Fe14B相相对较少,随溅射功率增加,α-Fe相消失,Nd2Fe14B相增多.综合考虑各种因素,最佳溅射功率为100～130 W.     

低功率MPCVD制备金刚石薄膜

通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以CH4/H2为气源,合成高质量金刚石薄膜,在150 W低微波功率下,从衬底预处理方法、沉积气压、流量比等方面对制备高质量金刚石薄膜的工艺参数进行研究.结果表明:高流量比不利于金刚石颗粒的粒径控制,二次形核的存在可以获得近纳米级颗粒尺寸的金刚石薄膜;较大的沉积气压有利于制备...     

直流反应磁控溅射制备氧化铝薄膜

采用直流反应磁控溅射,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在镍基合金和单晶硅基片上制备了氧化铝薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率和表面形貌进行了研究.结果表明,氧化铝薄膜的沉积速率随溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后增速趋缓;随溅射气压的增加,沉积速率先增大,在1.0Pa时达到峰值,而后随气压继续增大而减小;随Ar/O2流量比的不断增加,沉积速率也随之不断增大,但是随着负偏压的增大,沉积速率先急剧减小而后趋于平缓.用扫描电子显微镜对退火处理前后的氧化铝薄膜表面形貌进行观察,发现在500℃退火1h能够使氧化铝薄膜致密化和平整化.