衬底偏压对反应磁控共溅射 Y∶HfO2薄膜电学性能的影响

作为微电子器件中最具发展前景的高介电薄膜材料,HfO₂薄膜得到了学者们的广泛研究。低漏电流是HfO₂薄膜使器件获得优良性能的前提,但易受晶粒尺寸、氧空位和粗糙度等因素影响。针对反应磁控溅射所得薄膜表面粗糙度高及漏电流密度大等缺点,本文在溅射过程中通过在衬底施加偏压的方法降低了HfO₂薄膜的漏电流密度。结果表明：通过在衬底施加适当的偏压使得Y掺杂HfO₂(Y∶HfO₂)薄膜的漏电流密度降低到8×10^-8 A/cm²。漏电流密度的变化与薄膜粗糙度和晶粒尺寸有关,而薄膜粗糙度和晶粒尺寸主要受衬底偏压的影响,但衬底偏压对薄膜物相的影响可以忽略。通过施加衬底偏压,利用反应磁控溅射方法制备了低漏电流和高k值Y∶HfO₂薄膜,可为高性能器件的制备提供基础。     

钨钒共溅热致变色薄膜的制备及其红外光学性能

为解决VO2薄膜相变温度过高,热滞回线温宽过大以及掺杂后红外透过率变低等问题,开展了低成本钨钒共溅热致变色薄膜制备工艺的探索。先在室温条件下采用磁控共溅射的方法于玻璃基片上制备得到含钨量为1.4%的金属薄膜,再在空气中采用后退火工艺使金属薄膜充分氧化为热致变色薄膜。对薄膜样品的物理结构和光学性能进行了分析,发现钨钒共溅没有改变VO2薄膜在玻璃表面择优取向生长,但显著改变了VO2薄膜的表面形貌特征。观察到钨钒共溅热致变色薄膜的相变温度较普通VO2薄膜从68℃降低至40℃,热滞回线温宽由6℃缩小为3℃,低温半导体相的红外透过率分别为62%和57%。结果表明,钨钒共溅可达到相变温度降低,热滞回线温宽变窄,掺杂前后红外透过率变化不大之目的。     

磁控共溅射GaAs/SiO2细小纳米颗粒镶嵌材料的结构和非线性光学性质

应用磁控共溅射技术和后退火方法制备了GaAs/SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜,并分别应用原子力显微镜、X射线衍射和卢瑟福背散射实验来观测薄膜的形貌、相结构和化学组分.结果表明GaAs纳米颗粒的平均直径很小(约为1.5～3.2nm),且均匀地分布于SiO2之中,薄膜中的GaAs和SiO2组分都符合化学计量关系.应用脉冲激光高斯光束对薄膜的光学非线性进行了Z扫描测试和分析.结果表明,薄膜的三阶光学非线性折射率系数和非线性吸收系数都由于量子限制效应而大大地增强,在非共振条件下,它们分别约为4×10-12m2/W和2×10-5m/W,在准共振的条件下,它们分别约为2×10-11m2/W和-1×10-4m/W.     

共溅法形成钽金属硅化物出现Ta_5Si_3的研究

对polySi/SiO_2/Si结构上的共溅射 Ta +xSi 薄层未经退火处理在1000℃/30＇条件下进行直接湿氧氧化,经AES和X衍射检测分析,得知氧化后的结构为SiO_2/Ta_5Si_3/TaSi_2/PolySi/SiO_2/Si,其中,Ta_5Si_3相为四角晶系,晶格常数为:α_0= 6.516A,c_0=11.873A.Ta_5Si_3相的出现,对多层结构的稳定性及电导特性有不利影响.从实验证实在较高温度下氧化Ta_5Si_3不会出现,如在1100℃/30＇条件下进行直接湿氧氧化,检测结果表明没有Ta_5Si_3相.已经形成的Ta_5Si_3在适当条件下经热处理会消失.     

共溅射制备WxSi1-x/Si多层膜应力的实验研究

采用直流磁控溅射技术制备了周期厚度为27.5nm的W/Si多层膜,使用实时应力测量装置对其应力特性进行了研究。为降低膜层应力,采用W、Si共溅射技术制备WxSi1-x膜层替换W膜层,制备出WxSi1-x/Si多层膜,与W/Si多层膜的应力特性进行了比较研究。结果表明,W/Si多层膜为较大的压应力,测量值为-476.86 MPa,WxSi1-x/Si周期多层膜为较小的压应力,测量值为-102.84MPa。因此采用共溅射制备WxSi1-x代替W可以显著改善多层膜的应力特性。     

三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的 制备及摩擦学性能研究

目的 利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法 采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N2/Ar比对涂层成分、结构、力学性能以及摩擦学行为的影响。结果 涂层主要由面心立方结构的CrN与AlN相组成,且沿(200)晶面择优生长。当N2/Ar流量比为3∶1时,涂层与基体结合最好,临界载荷约为36.5 N;摩擦系数和内应力较低,分别为0.5和-0.48 GPa。当N2/Ar流量比为4∶1时,H/E值和H3/E*2值升至最高,分别为0.11和0.24 GPa,磨损率最低,约为1.9×10-4 μm3/(N?μm)。结论 当N2/Ar流量比为4∶1时,三靶共溅射制备的Cr-Al-Si-N涂层硬度较高,耐磨性能最好。     

多离子束反应共溅射制备PbTiO_3铁电薄膜的微结构研究

本文利用多离子束反应共溅射装置，分别在Ｓｉ和ＭｇＯ衬底上原位制备了ＰｂＴｉ氧化物薄膜。研究表明，利用多离子束反应共溅射技术，可以显著降低薄膜后续热处理的温度；薄膜中焦绿石结构的消失温度与薄膜中Ｐｂ的含量有关；较之Ｓｉ衬底，在ＭｇＯ衬底上的薄膜较易获得好的晶体结构和优良的薄膜表面形貌。对所观察到的现象，从衬底与薄膜相互作用的角度进行了讨论     

AlSb多晶薄膜物相结构的实验研究

综合真空共蒸发和磁控溅射的优点,发展了双靶共溅射技术用于制备新型光伏材料AlSb多晶薄膜,采用X射线衍射、X射线荧光光谱、俄歇电子能谱等测试手段结合的分析方法,系统研究了薄膜组分、衬底温度、氧杂质等因素对薄膜物相结构的影响。结果表明,薄膜中Al、Sb原子接近1:1时,不会出现Al或Sb的结晶峰;衬底温度较高的情况下,形成了AlSb金属间化合物为主的多晶薄膜,并随着衬底温度的升高其晶粒得以长大;氧严重影响了AlSb的生成和结晶。     

共溅射法制备Cu掺杂ZnO薄膜结构及性能的研究

采用直流与射频双靶共溅射的方法在玻璃衬底上制备Cu掺杂的ZnO薄膜,并研究了Cu的溅射功率以及氧分压对薄膜结构和光电性能的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-VIS)以及霍尔测试仪(HALL8800)分别对样品的结构、光学特性以及电学特性进行表征,结果表明,薄膜的结晶质量随Cu溅射功率的增大有所提高,超过一定范围开始降低,而透过率则一直减小,增大氧分压可以改善样品的透过率。Cu的掺入使薄膜发生了由n型向p型的转变,且富氧条件下有利于这种转变。     

一种双靶磁控溅射制备的Mg掺杂的NiO薄膜

采用磁控溅射“共溅射”方法,将Ar气作为溅射气体,高纯NiO和MgO双陶瓷靶作为溅射靶材。当控制NiO和MgO靶的溅射功率分别为190 W和580 W,溅射真空度为2 Pa,衬底温度为300℃时,得到了Mg掺杂的NiO(Ni_0.61Mg_0.39O)薄膜。该薄膜是一种具有(200)择优取向的晶态薄膜。薄膜表面比较平整,晶粒分布致密,晶粒尺寸约46.9 nm。(200)衍射峰位置相对未掺杂的NiO薄膜向小角度偏移约0.2°。合金薄膜在可见光波段具有较大的透过率,而在300 nm附近透过率陡然下降,其光学带隙向高能方向移动到了3.95 eV。该研究为采用磁控溅射制备高质量的Mg掺杂的NiO薄膜提供了技术支撑。