双离子束溅射技术制备带通滤光片

研究了采用双离子束溅射沉积技术、以沉积时间作为膜厚控制手段制备带通滤光片的工艺。简要介绍了离子束溅射系统的基本工作原理和膜厚控制技术,描述了分别在K9玻璃和有色玻璃上制备由多层Ta2O5和SiO2薄膜组成的滤光片以及短波通和长波通的工艺过程,最后测试并分析了由短波通和长波通组成带通滤光片的光学性能。实验结果表明,采用双离子束溅射技术,以沉积时间作为膜厚监控手段能够制备出具有优良光性能并满足应用设计要求的带通滤光片。     

溅射法制备多层膜沉积速率的标定

为消除溅射沉积多层膜过程中产生的膜厚随机误差,实现多层膜膜厚的精确控制,提出了一种精确标定薄膜沉积速率的方法。该方法通过对多次实验结果进行最小二乘拟合得到薄膜沉积速率。对随机误差基本特性的分析表明,随着实验次数的增加,沉积速率将逐渐逼近真值。基于这一原理,可以对薄膜的沉积速率进行精确标定,同时提取出膜厚随机误差,进而确定镀膜机的膜厚控制精度,获得精确控制多层膜膜厚所需要的完整信息。选用两种精度不同的沉积设备,采用提出的方法对所制备的多层膜进行了测试。结果表明,多层膜的膜厚控制精度随沉积设备而异:其中低成本的普通镀膜机只能实现0.1 nm的膜厚控制精度;而另一台性能较高的镀膜机的膜厚控制精度优于0.01 nm。     

工艺参数对直流磁控溅射法制备氧化铝薄膜的试验研究北大核心

采用直流磁控溅射法在载玻片和不锈钢基底上制备某设计要求的氧化铝薄膜,首先采用单因素法分别分析溅射功率、氧气流量、工作压强、负偏压及本底真空度等制备参数对薄膜沉积速率的影响;在此基础上设计正交试验,研究优化范围内溅射功率、氧气流量、工作压强对沉积速率的影响,并进行极差与方差分析。结果表明,在一定工艺参数范围内,随着溅射功率的增加,薄膜的沉积速率不断增大;氧气流量增加时薄膜的沉积速率不断下降;随着工作压强的增大,薄膜的沉积速率先增大后减小,在1.0 Pa时达到最大速率;加载的负偏压增加时,薄膜的沉积速率不断降低;本底真空度提高时薄膜的沉积速率不断增大;通过使用XRD衍射仪对制备的薄膜进行物相检测,研究结果表明,常温下不同氧气流量制备的氧化铝薄膜均为非晶态;获取了制备所需薄膜的较优的制备工艺。     

工艺参数对直流磁控溅射法制备氧化铝薄膜的试验研究

采用直流磁控溅射法在载玻片和不锈钢基底上制备某设计要求的氧化铝薄膜,首先采用单因素法分别分析溅射功率、氧气流量、工作压强、负偏压及本底真空度等制备参数对薄膜沉积速率的影响;在此基础上设计正交试验,研究优化范围内溅射功率、氧气流量、工作压强对沉积速率的影响,并进行极差与方差分析。结果表明,在一定工艺参数范围内,随着溅射功率的增加,薄膜的沉积速率不断增大;氧气流量增加时薄膜的沉积速率不断下降;随着工作压强的增大,薄膜的沉积速率先增大后减小,在1.0 Pa时达到最大速率;加载的负偏压增加时,薄膜的沉积速率不断降低;本底真空度提高时薄膜的沉积速率不断增大;通过使用XRD衍射仪对制备的薄膜进行物相检测,研究结果表明,常温下不同氧气流量制备的氧化铝薄膜均为非晶态;获取了制备所需薄膜的较优的制备工艺。     

射频磁控溅射法制备类金刚石薄膜的研究

采用射频磁控溅射法,纯Ar溅射石墨靶,制备出了类金刚石薄膜,并对薄膜沉积速率随各工艺参数的变化规律、薄膜结构以及光学性能进行了系统的研究。结果表明,沉积速率随射频功率、CH4流量和溅射气压的增大而增大;随温度的增大呈现先增大后小的趋势。结构分析发现,所制备的DLC薄膜是由sp2键镶嵌在sp3键基体中构成的。在3μm~5μm波段对Si衬底有明显的增透效果。     

射频溅射工艺对WSx薄膜摩擦性能的影响

采用射频溅射法以3Cr13马氏体不锈钢为基片制备了硫化钨薄膜.通过物相分析和表面形貌观察,以及测定微区化学成分、结合力和摩擦因数,研究了溅射功率、工作压力和沉积时间等溅射工艺条件对薄膜摩擦性能的影响.结果表明通过射频溅射法可获得非晶态WSx薄膜,薄膜的S/W比一般小于2,并受溅射工艺影响较为明显,随溅射功率的升高逐渐降低,随溅射时间的延长明显升高.薄膜结合力受溅射工艺影响并不显著.通过射频溅射所获得薄膜的摩擦因数在一定范围内与其硫钨比成反比.     

用紫外-可见光谱仪研究玻璃基掺氮二氧化钛薄膜的沉积速率和光学带隙

用紫外-可见光谱仪研究了不同溅射功率下磁控溅射法在玻璃基上沉积掺氮二氧化钛膜的沉积速率和光学带隙。结果表明，随着溅射功率的增加，薄膜的沉积速率增加，吸收边波长红移，薄膜的光学带隙宽度减小。热处理温度对不掺氮二氧化钛薄膜的吸收边和光学带隙的影响较小。     

射频磁控反应溅射法制备Y_2O_3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法制备氧化钇(Y2O3)薄膜。系统研究了工艺参数对Y2O3薄膜沉积速率的影响规律,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析表征了薄膜的成分。结果表明,Y2O3薄膜的沉积速率随射频功率的增大而增大,在合适的溅射压强下沉积速率呈现极大值,O2/Ar气体流量比和衬底温度的影响不明显,对此从理论上进行了解释。制备的薄膜中Y和O元素的原子浓度基本符合Y2O3的化学计量比。     

聚焦离子束微纳加工的溅射刻蚀工艺模型研究

提出基于连续元胞自动机的聚焦离子束溅射刻蚀工艺模型,该模型可以有效引入实际工艺参数和扫描策略,建立溅射与再沉积方程,准确地表达离子束加工导致的溅射和再沉积效应,精确地描述这些效应导致的表面结构演化过程。在多种工艺因素和扫描策略的条件下,工艺模型的计算结果中,溅射刻蚀与再沉积效应能够与试验现象一致。加工截面轮廓的模拟结果,刻蚀深度随时间变化相对误差小于8%,精度高于现有的模型,验证了模型的有效性。连续元胞自动机模型不仅具备计算精度高的特点,而且有更好的可视化输出效果,为聚焦离子束加工微纳结构提供工艺参数优化方法。     

类富勒烯碳薄膜的结构演变及摩擦学性能研究

通过等离子体增强化学气相沉积技术,以不同沉积时间在硅表面上制备类富勒烯碳薄膜,探究类富勒烯碳薄膜结构演变和摩擦学性能随沉积时间变化规律。利用拉曼光谱和透射电子显微镜,考察类富勒烯碳薄膜微结构和表面形貌随沉积时间的变化。结果表明:碳薄膜内类富勒烯结构含量随沉积时间先增加后保持不变;采用沉积时间为3 h的类富勒烯碳薄膜组成摩擦配伍对,当载荷从8 N增加到14 N时,摩擦因数从0.013降至0.006,即随载荷的增加实现了由低摩擦向超滑的转变。这是因为摩擦诱使类富勒烯碳薄膜发生结构转变,并形成有利于减少摩擦的类球状或外部石墨壳层闭合的纳米颗粒。     

SiH2CL2-NH3-N2体系LPCVD Si3N4薄膜因素分析

以二氯甲硅烷和氨气分别作为低压化学气相淀积(LPCVD)氮化硅(Si3N4)薄膜的硅源和氨源,以高纯氮气为载气,在热壁型管式反应炉中反应生成Si3N4薄膜.考察了工作压力、反应温度、气体原料组成等因素对Si3N4薄膜淀积速率的影响.结果表明Si3N4薄膜的生长速率随着工作压力的增大单调增大,随着原料气中氨气和二氯甲硅烷的流量之比的增大单调减小.随着反应温度的升高,淀积速率逐渐增加,在840 ℃附近达到最大,随后迅速降低.在适当的工艺条件下,制备的Si3N4薄膜均匀、平整.较低的薄膜淀积速率有助于提高薄膜的均匀性,降低薄膜的表面粗糙度.     

脉冲激光溅射沉积技术的发展及其应用研究

薄膜材料已经在半导体材料、超导材料、生物材料等方面得到广泛应用.为了得到高质量的薄膜材料,脉冲激光溅射沉积(PLD)技术受到了广泛的关注.文中介绍了脉冲激光溅射沉积薄膜的基本原理及特点,分析了脉冲激光溅射沉积技术在制备高温超导膜、铁电薄膜、生物陶瓷薄膜等功能薄膜方面的应用研究.大量研究表明,脉冲激光溅射沉积是目前最好的...     

CVD金刚石厚膜的制备及厚膜刀具制造技术

分析了沉积参数对合成金刚石厚膜质量的影响,提出了采用燃焰法沉积高质量金刚石厚膜的合理参数,介绍了金刚石厚膜的激光切割、焊接及刃磨加工特性。     

A simple method for depositing thin films on the surface of transmission electron microscope specimens

Thin-film deposition on already thinned transmission electron microscope (TEM) samples is generally difficult as these samples are often small and fragile. To overcome this difficulty, we have developed a new method for depositing thin films of practically any material onto TEM samples using an ion-milling machine. This principle utilizes the fact that an ion-milling machine can be used not only for removal but also for deposition of materials. Fine-grained thin films were found to grow on TEM samples by this method.     

An apparatus for pulse chemical vapor deposition of layers

An apparatus for chemical deposition of layers of different materials with pulsed automated dosing of a hot gas phase of volatile metal-organic compounds (precursors) admitted into a reaction chamber is described. The apparatus has three channels for dosing the gas precursor phase and three channels for dosing reacting gases. As an example, a technique for depositing HfO₂ films on a (100)Si substrate is presented, and the deposited films are analyzed. It is shown, that this apparatus can be used to deposit layers on complex 3D systems with a large aspect ratio using an example of the deposition of HfO₂ layers on the inner surfaces of channels of a microchannel plate.     

Modern solid lubrication: Recent developments and applications of MoS2

An important and growing field of lubrication lies in the use of solid films, although they are in general more expensive than oils or greases, and require specialist attention both in mechanical design and in coating application techniques. In this paper, the general classification of solid lubricant types is reviewed, along with the reasons for choosing, and methods of depositing, solid lubricants, in particular MoS₂. The best‐performing and most flexible technique for making MoS₂ films is by physical vapour deposition (PVD), and the variants of that technology are considered. The intrinsically lubricating, lamellar structure of pure MoS₂ is described, along with a brief summary of its wear and failure modes. Present applications for lubrication by MoS₂ in spacecraft and dry machining are outlined, as are anti‐adhesive uses in extruding and moulding. The current state of the art of modification of MoS₂ films consists in the addition of dopants (co‐sputtering), in multilayering as a series of films, each fulfilling a specific task, or in stacking repeating nano‐metre‐scale films. Composite films of MoS₂ islands in a hard film matrix are also being developed.     

SiO2薄膜斜角蒸镀工艺研究

利用斜角蒸镀工艺镀制SiO2薄膜是获得低折射率薄膜的一个有效方法。通过电子束蒸发镀膜方式,利用自制的斜角蒸镀装置,研究了SiO2材料在斜角蒸镀工艺中薄膜倾斜角度与沉积角度的关系,薄膜沉积厚度与设定厚度的关系,薄膜折射率与沉积角度的关系。实验表明利用斜角蒸镀工艺镀制低折射率薄膜是可行的。实验得到了折射率为1.10的SiO2薄膜,并得到了重要的SiO2的折射率与沉积角度关系曲线。     

阶段离子束辅助法制备基频减反膜

在研究阶段离子束辅助制备方式对薄膜性质影响的基础上,采用电子枪蒸发及离子束辅助沉积制备了氧化铪及氧化硅单层膜,采用阶段离子束辅助沉积及全程非离子束辅助沉积制备了基频减反膜。测量了所有样品的弱吸收、残余应力和激光损伤阈值。结果发现,相对电子枪热蒸发制备的样品,离子束辅助沉积的单层膜具有大的弱吸收、低的激光损伤阈值,且张应力减小,压应力增加;阶段离子束辅助沉积制备的减反膜剩余应力变小,弱吸收稍微增加,激光损伤阈值从10.91 J/cm²增加到18 J/cm²。分析表明,离子束辅助沉积在引入提高样品激光损伤阈值有利因素的同时,也引入 了不利因素,阶段离子束辅助沉积在引入有利因素的同时,有效减少了不利因素的引入,从而提高了样品的激光损伤阈值。     

Advances in solid lubrication with MoS2 multilayered coatings

The general classification of solid lubricant types is reviewed, along with the reasons for choosing and methods of depositing solid lubricants, in particular MoS₂. The best‐performing and most flexible technique for making MoS₂ films is by physical vapour deposition (PVD), and the variants of that technology are considered. The intrinsically‐lubricating, lamellar structure of pure MoS₂ is described, along with a brief summary of the wear and failure modes. Present applications for lubrication by MoS₂ in spacecraft and dry machining are described. Anti‐adhesion uses in extruding and moulding are also mentioned. The current modification of MoS₂ films is by addition of dopants (co‐sputtering), by multilayering as a series of films each fulfilling a specific task, or by stacking repeating nanometre‐scale films. Composite films of MoS₂ islands in a hard film matrix are also being developed.