溅射功率对AlN薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了AlN薄膜,利用X线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN薄膜的结构及形貌进行了分析表征。结果表明:在一定范围内,随着溅射功率的增大,薄膜厚度增加,晶粒逐渐长大,表面粗糙度也随之增大;AlN(002)择优取向改善明显,120W时达到最佳。     

溅射气压对蓝宝石基ScAlN薄膜的影响

采用直流磁控溅射在(0001)蓝宝石基片上制备Sc掺杂AlN(ScAlN)薄膜,所用靶材是ScAl合金靶(Sc0.06Al0.94)。通过X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)测量其结晶取向和表面形貌,通过压电响应显微镜(PFM)测量其压电性能。结果表明,溅射气压是影响薄膜结晶质量和压电性能的重要因素。随着气压从0.3Pa增加到0.7Pa,薄膜的结晶质量和表面形貌会先变好后变差,薄膜的压电常数也有相似的变化规律。最后,当溅射气压为0.5Pa时获得了高度c轴取向的ScAlN薄膜,薄膜的摇摆曲线半高宽(FWHM)为2.6°,表面粗糙度(RMS)为2.650nm,压电常数为8.1pC/N。     

VOx薄膜的制备、电阻-温度特性及结构研究

VO2是一种热致相变材料.发生相变时,VO2的电阻、红外光透过率、反射率都会发生显著变化.采用直流反应磁控溅射法,通过改变氧氩比(O2:Ar)、工作气压、衬底温度等制备工艺参数,研究了工艺参数对VOx薄膜的结构、电阻-温度性能的影响.结果表明,当氧氩比为1.0:15、工作气压为2.0Pa时,制备的薄膜中VO2的含量较多;衬底温度为250℃时,制备的VOx薄膜的电阻一温度突变性能最佳.     

射频磁控溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在 Pt/TiO2/SiO2/Si(100) 衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和电学性质的影响.使用 XRD 分析了工作气压为 2Pa、衬底温度分别为 200 ℃、400 ℃、600℃(组a),以及衬底温度为600℃、工作气压分别为 1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa 和 5.0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在 2.5Pa 以下、衬底温度为 600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构.在 1.5Pa 条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向.在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为 80 kV/cm)下,剩余极化 (Pr) 和矫顽场(Ec)分别为 2.32 μC/cm2、21.1 kV/cm.     

工作气压对TiO2薄膜晶体结构及光磁电性能的影响

利用射频磁控溅射的方法,在不同的工作气压(0.2Pa～4.0Pa)下,制备了一系列的本征TiO2薄膜。在2～340K的绝对温度下,测得所有制备态的本征TiO2薄膜均具有铁磁性,2.0Pa工作气压下制备的TiO2薄膜具有最大的室温饱和磁化强度为1.96emu/cm3。通过TiO2薄膜的X衍射(XRD)图谱观察到,在0.2Pa工作气压下,锐钛矿和金红石结构共存于TiO2多晶薄膜中;随着工作气压的增加,出现了金红石结构向锐钛矿结构的转变;当气压增加到2.0Pa时,TiO2薄膜的晶体结构由多晶态转变成非晶态。利用高分辨率透射电镜(HRTEM)分析TiO2薄膜的晶体结构,通过观察1.2Pa和2.0Pa工作气压下TiO2薄膜的电子衍射花样和HRTEM图,可以清楚地看到多晶态向非晶态的转变。利用分光光度计测试了TiO2薄膜样品的透过率曲线,可见光区平均透过率高于85%,伴随着晶体结构的非晶态转变,光学透过率曲线的吸收边向长波方向移动,光学带隙减小到3.14eV,由此可以证明,增加的结构缺陷是系统铁磁性产生的主要原因。并且,所有本征TiO2样品均为高阻态,电阻率高于107Ω.cm,可以排除以载流子为媒质的RKKY交换作用对系统铁磁性的影响。     

氮气流量对磁控溅射AlN薄膜光学性能的影响

AlN薄膜因其具有优异的物理化学性能而有着广阔的应用前景,采用反应磁控溅射法在低温条件下制备AlN薄膜是近些年科研工作的热点.采用直流磁控溅射法,于室温下通入不同流量的氮气在p型硅(100)和载玻片衬底上沉积了AlN薄膜.利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和分光光度计等分析薄膜的组分、结构、形貌和光学性能.结果表明随着氮气流量的增加,AIN薄膜质量变好,N2流量为8 cma/min时制备的AlN薄膜为六方纤锌矿结构,在680 cm-1处具有明显的FTIR吸收峰,进一步说明成功制备了AlN薄膜.在300～ 900 nm的波长范围内,薄膜透过率最高可达94％;薄膜带隙随着氮气流量的增加而增大,最大带隙约为4.04 eV.     

磁控溅射中工艺参数对ZnO:Al薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射法采用氧化锌铝(98%ZnO+2%Al2O3)为靶材在普通载玻片上制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜,研究了溅射功率及溅射气压对薄膜晶体结构、电学和光学性能的影响。利用X射线衍射仪、场扫描电镜对薄膜的结构及表面形貌进行了分析,利用分光光度计和电阻测试仪分别测试了薄膜的光电学性能。结果表明:溅射功率为120W、衬底温度为300℃、工作气压为0.5Pa时制得的薄膜具有良好的光电学性能(可见光平均透过率为88.21%、电阻率为8.28×10-4Ω.cm)。     

c轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用MOCVD法在蓝宝石(0001)单晶衬底上生长AlN压电薄膜。用XRD和原子力显微(AFM)技术表征薄膜的微观结构。研究了衬底温度、TMA和NH3流量、反应室气压对AlN薄膜织构特性的影响,并对薄膜生长的工艺参数进行了相应优化。结果表明:在优化条件下制备的AlN薄膜高度c轴择优取向,(0002)峰摇摆曲线半高宽仅为0.10°,且薄膜表面平整,椭圆偏振法测出其折射率为2.0～2.4。     

(100)取向AlN薄膜的制备及其压电性能研究

采用射频磁控溅射法,在Si(100)衬底(含Au导电层)上制备了(100)取向的AlN薄膜并研究了工作压强和溅射功率对制备的AlN薄膜性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)分析了薄膜结构特性,结果表明,在一定范围内,工作压强的增加和溅射功率的减小更有利于AlN(100)晶面择优取向的生长。利用压电力显微镜(PFM)对AlN薄膜的形貌和压电性能进行了表征,发现(100)择优取向的AlN薄膜的压电性主要表现在薄膜面内方向上。     

低真空下射频磁控溅射法制备ITO薄膜

在低真空(2.3×10-3 Pa)下采用射频磁控溅射法制备了ITO薄膜.溅射温度200 ℃,溅射气氛为氩气和氧气的混合气,溅射靶材为90 %氧化铟、10 %氧化锡的陶瓷靶.用场发射扫描电子显微镜和X衍射仪研究了薄膜的显微结构, 用X射线光电子能谱表征了薄膜的成分.ITO薄膜在可见光范围内有较高的透射率(80 %～95 %).在低工作气压(1 Pa)下,氧气流量比率[O2/(O2+Ar)]越小,薄膜的透射率越高、导电性越好.在高工作气压(2 Pa)下,制备得到低质量、低透射率的无定形薄膜.     

Influence of the sputtering pressure on the properties of transparent conducting zirconium-doped zinc oxide films prepared by RF magnetron sputtering

Transparent conducting zirconium-doped zinc oxide films with high transparency and relatively low re-sistivity have been successfully prepared on water-cooled glass substrate by radio frequency magnetron sputtering at room temperature. The Ar sputtering pressure was varied from 0.5 to 3 Pa. The crystallinity increases and the electri-cal resistivity decreases when the sputtering pressure increases from 0.5 to 2.5 Pa. The cystallinity decreases and the electrical resistivity increases when the sputtering pressure increases from 2.5 to 3 Pa. When the sputtering pressure The deposited films are polycrystalline with a hexagonal structure and a preferred orientation perpendicular to the substrate.     

溅射压强对磁控溅射法制备的ZnO:Zr透明导电薄膜性能的影响

Transparent conducting zirconium-doped zinc oxide films with high transparency and relatively low resistivity have been successfully prepared on water-cooled glass substrate by radio frequency magnetron sputtering at room temperature. The Ar sputtering pressure was varied from 0.5 to 3 Pa. The crystallinity increases and the electrical resistivity decreases when the sputtering pressure increases from 0.5 to 2.5 Pa. The cystallinity decreases and the electrical resistivity increases when the sputtering pressure increases from 2.5 to 3 Pa. When the sputtering pressure is 2.5 Pa, it is obtained that the lowest resistivity is 2.03 x 10^-3Ω .cm with a very high transmittance of above 94%. The deposited films are polycrystalline with a hexagonal structure and a preferred orientation perpendicular to the substrate.     

溅射工艺参数对BST薄膜介电常数的影响

采用射频磁控溅射法在ITO玻璃基片上制备了约700nm的Ba0.5Sr0.5Ti03(BST)薄膜。研究了溅射功率、气压、ψ[O2/(Ar+O2)]比和基片温度对εr的影响,获得各种溅射条件下的薄膜的εr为250~310。提出了较优的工艺,即本底真空1.5×10–3Pa、靶基距6.2cm、功率300W、气压1.8Pa、ψ[O2/(Ar+O2)]为30%和衬底温度500℃,并研究了薄膜的晶相、组成和形貌。     

沉积气压对类金刚石薄膜结构和性能的影响

以纯甲烷为反应气体,采用等离子增强化学气相沉积技术通过改变沉积气压在316L不锈钢表面制备了一系列的类金刚石薄膜。薄膜结构、机械性能和摩擦学性能分别通过拉曼光谱仪（Raman）、纳米压痕仪（Nano-indententor Ⅱ）和往复球盘摩擦磨损试验仪获得。研究结果表明,随着沉积气压从7 Pa增加到15 Pa,薄膜的sp3含量和机械性能明显增加,而摩擦学性能显著降低。随着沉积气压从15 Pa增加到31 Pa,薄膜的sp3含量和机械性能明显降低,而摩擦学性能却显著增加。     

溅射压强对钛镓共掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备出了透过率高、电阻率较低的钛镓共掺杂氧化锌透明导电薄膜(TGZO)。研究了溅射压强对TGZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响。研究结果表明,溅射压强对TGZO薄膜的结构和电阻率有重要影响。X射线衍射(XRD)表明,TGZO薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构多晶薄膜。薄膜的电阻率具有随着溅射压强的增大先减小,后增大的规律,在溅射压强为11Pa时,实验获得的TGZO薄膜晶格畸变最小,电阻率具有最小值1.48×10-4Ω.cm,透过率具有最大值94.3%。实验制备的TGZO薄膜附着性能良好,在400～760nm波长范围内的平均透过率都高于90%。     

溅射压强对柔性PET衬底ZnO薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法,在室温水冷柔性PET衬底上成功制备出了掺钛氧化锌(ZnO:Ti,TZO)透明导电薄膜。通过X射线衍射(XRD)研究了薄膜的结构,用扫描电镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌,用四探针和紫外-可见分光光度计等仪器对薄膜的特性进行测试分析,研究了溅射压强对ZnO:Ti薄膜表面结构、形貌、力学、电学和光学性能的影响。结果表明,溅射压强对PET衬底上的TZO薄膜的性能有显著的影响,实验制备的ZnO:Ti薄膜为具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜;当溅射压强从2Pa增加到4Pa时,薄膜的电阻率由10.87×10-4Ω.cm快速减小到4.72×10-4Ω.cm,随着溅射压强由4Pa继续增大到6Pa,薄膜的电阻率变化平缓,溅射压强为5Pa时薄膜的电阻率最小,为4.21×10-4Ω.cm;经计算得到6Pa时样品薄膜应力最小,为0.785 839GPa;所有样品都具有高于91%的可见光区平均透过率。     

脉冲激光沉积制备NiO(111)外延薄膜及其结构研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在具有六方纤锌矿结构的蓝宝石衬底上制备了NiO外延薄膜,研究了沉积温度、氧分压对薄膜结构和形貌的影响。在650℃、20Pa氧分压的条件下制得了高结晶质量的单晶NiO薄膜。高能电子衍射分析发现,该NiO薄膜沿Al2O3[11–20]方向入射的衍射图像为清晰的斑点,说明NiO薄膜的生长模式为岛状模式,薄膜与衬底的外延匹配关系为:(111)[11–2]NiO//(0001)[11–20]Al2O3。     

激光熔蚀反应淀积AlN薄膜残余应力及热稳定性的研究

激光熔蚀反应淀积于 Si(10 0 ) ,Si(111)基底上的 Al N薄膜是高质量高取向性的 Al N多晶膜 ,薄膜与基底的取向关系为 Al N(10 0 )∥ Si(10 0 ) ,Al N(110 )∥ Si(111)。薄膜具有较低的残余应力和较好的热稳定性。实验结果表明 ,当氮气压强和放电电压分别为 10 0× 133.33Pa和 6 50 V时 ,薄膜的残余应力低于 3GPa。此样品在纯氧环境 50 0℃时 ,经过 3h的退火 ,红外吸收谱检测未发现有Al2 O3 特征峰出现。对 Al N/Cu双层膜的研究表明所制备的 Al N薄膜在金属薄膜的防护上也有潜在的应用价值。