不同靶材制备ZrW_2O_8薄膜的对比研究

分别采用摩尔比n(WO3):n(ZrO2)=2.8:1复合陶瓷靶材、纯ZrW208陶瓷靶材以及WO3和ZrO2双靶,以射频磁控溅射法在石英基片上沉积制备ZrW2O8薄膜.利用x射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了退火温度对采用不同靶材沉积制备薄膜的相组成和表面形貌的影响;用划痕仪、表面粗糙轮廓仪测量薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度.试验结果表明:采用不同靶材磁控溅射制备的薄膜均为非晶态,经过不同温度退火后,不同靶材制备的薄膜的相组成和表面形貌有所不同,但在高温1200℃热处理3 min后均得到立方相ZrW2O8薄膜,其中采用WO3和ZrO2双靶交替磁控溅射制备的立方相ZrW2O8薄膜纯度最高,致密度好,且薄膜与基片之间结合力良好.     

射频磁控溅射制备负热膨胀ZrW2O8薄膜的应力特性研究

采用ZrW2O8陶瓷靶材,以射频磁控溅射法在单晶硅基片上沉积制备了ZrW2O8薄膜。用X射线衍射仪和热膨胀仪分析了靶材的成分和热膨胀性能;用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了薄膜的组分及其表面形貌;用表面粗糙轮廓仪和薄膜应力分布测试仪测量了薄膜的厚度和应力。实验结果表明:制备的ZrW2O8靶材纯度高且具有良好的负热膨胀性能,磁控溅射沉积制备的ZrW2O8薄膜和靶材保持良好的化学成分一致性,且表面平滑、致密,在750℃热处理3 min后薄膜表面晶粒明显长大,并出现孔洞缺陷;衬底未加热时沉积制备的ZrW2O8薄膜选区应力差最小,应力分布最均匀,随着热处理温度和衬底温度的提高,由于薄膜和衬底的热膨胀系数的差异较大,薄膜选区内的应力差增加,薄膜应力分布不均性增大。     

工艺参数和热处理温度对ZrW_2O_8薄膜制备的影响

采用WO3和ZrO2复合陶瓷靶材,以射频磁控溅射法在石英基片上沉积制备了ZrW2O8薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙轮廓仪和扫描电子显微镜(SEM),研究了不同工艺参数和不同退火温度对ZrW20s薄膜的相组成、沉积速率和表面形貌的影响.采用高温X射线衍射和Powder X软件研究薄膜的负热膨胀特性.实验结果表明随着溅射功率的增加,薄膜沉积速率增加;而随着工作气压的增加,薄膜沉积速率先增加后减小;磁控溅射沉积制备的ZrW20s薄膜为非晶态,表面平滑、致密,随着热处理温度的升高,薄膜开始结晶且膜层颗粒增大;在740℃热处理3 n血后得到膜层颗粒呈短棒状的三方相ZrW2O8薄膜,在1200℃密闭条件下热处理3 min淬火后得到膜层颗粒呈球状的立方相ZrW2O8薄膜,且具有良好的负热膨胀特性.     

负热膨胀ZrW2O8薄膜的制备和性能

用交替射频磁控溅射法在石英基片上沉积并退火制备了ZrW2O8薄膜,测量了薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度,研究了薄膜的负热膨胀特性.结果表明:用磁控溅射方法制备的薄膜为非晶态,表面平滑、呈颗粒状,在1200℃热处理3 min后得到立方相ZrW2O8薄膜,结晶薄膜的颗粒长大,薄膜与基片之间有良好的结合力.立方相ZrW2O8薄膜在15-200℃热膨胀系数为-24.81×10-6K-1,200-700℃热膨胀系数为-4.78×10-6K-1,平均热膨胀系数为-10.08×10-6K-1.     

等离子体源增强磁控溅射沉积Al2O3薄膜研究

采用电子回旋共振微波等离子体源增强磁控溅射沉积氧化铝薄膜。X射线光电子谱和X射线衍射分析表明，在600℃沉积温度下，Si（100）基片上获得了亚稳的具有化学计量配比成分、面心立方结构的γ－Al2O3薄膜。薄膜的折射率为1．7，与稳定的α－Al2O3体材料相当。     

反应溅射法制备铝掺杂氧化锆薄膜及其热稳定性的研究

采用反应射频磁控溅射在Si（100）基片上制备了不同微结构的铝掺杂氧化锆薄膜．利用高分辨透射电子显微镜、X射线衍射仪和原子力显微镜研究了退火温度对铝掺杂氧化锆薄膜热学稳定性、界面稳定性和表面粗糙度的影响，探讨了铝掺杂氧化锆薄膜的，I-V特性与薄膜的微观状态之间的关系．研究结果显示：在铝掺杂氧化锆薄膜中掺入不同量的Al对薄膜的微结构有较大影响，随着薄膜中Al／Zr原子含量比的增大，薄膜微结构经历从α—ZrO2（未掺杂）到t-（Zr，Al）O2相和c-（Zr，Al）O2相（Al／Zr=1／4）再到a-（Zr，Al）O2（Al／Zr=4／5）的变化；与纯ZrO2薄膜相比，Al掺杂氧化锆（Al／Zr=4／5）薄膜的结晶化温度明显提高，薄膜热学稳定性得到改善．     

衬底温度对磁控溅射氮化铝薄膜组成的影响

采用高纯铝靶和氮/氩混合气氛,在玻璃衬底上用直流反应磁控溅射法制备了AlN薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)分析了不同衬底温度下样品的组成.结果表明,AlN薄膜主要含有AlN,存在少量Al2O3及一些其它杂质;随着基片温度的升高,AlN薄膜的纯度提高.     

等离子体源增强磁控溅射沉积Al2O3薄膜研究

采用电子回旋共振微波等离子体源增强磁控溅射沉积氧化铝薄膜.X射线光电子谱和X射线衍射分析表明,在600℃沉积温度下,Si（100）基片上获得了亚稳的具有化学计量配比成分、面心立方结构的γ-Al₂O₃薄膜.薄膜的折射率为1.7,与稳定的α-Al₂O₃体材料相当.     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.     

反应磁控溅射沉积氧化铜薄膜及其电化学性能研究

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,采用射频磁控溅射法在不同温度的不锈钢基片上制备了氧化铜薄膜电极.采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的组成和形貌进行了表征分析.电化学测试表明,在基片温度为室温条件下沉积得到的薄膜电极比300℃基片温度沉积得到的薄膜电极首次放电容量高,达到785μAh/(cm2·μm),但循环100次后后者放电容量较高.用交流阻抗法测得锂离子在氧化铜薄膜中的扩散系数为2.46×10-15cm2/s.