低温磁控溅射制备AZO薄膜及绒面研究

采用直流射频耦合磁控溅射技术,以氧化锌掺铝(AZO,2%Al_2O_3,质量分数)陶瓷靶为靶材,在玻璃基片上低温沉积AZO薄膜,并采用质量分数为0.5%的HCl溶液刻蚀制备绒面AZO薄膜,通过XRD、SEM、分光光度计、霍尔效应测试系统、光电雾度仪等设备重点研究工作压强对直流射频耦合磁控溅射制备AZO薄膜的晶相结构、表面形貌、光电性能以及后期制绒的影响。研究表明,直流射频耦合磁控溅射可以在低温下制备性能优异的AZO薄膜,且随着工作压强的减小,致密性增强,光电性能改善,后期刻蚀得到具有良好陷光作用的绒面结构。在工作压强0.5 Pa下,低温制备的AZO薄膜电阻率达到3.55×10~(-4)Ω·cm,薄膜可见光透过达到88.36%,刻蚀后电阻率为4.19×10~(-4)Ω·cm,可见光透过率89.59%,雾度达24.7%。     

玻璃表面微结构的构建及其雾度和亲疏水性的调节

目的 提高蒙砂玻璃的雾度以及调控其表面的亲疏水性.方法 通过在酸蚀液中添加不同浓度的KCl,可控调节蒙砂玻璃表面微纳结构,并利用光学轮廓仪对表面形貌和粗糙度进行表征分析.通过分光光度仪对蒙砂玻璃的雾度、透过率进行测试,并使用接触角测量仪对其亲疏水性进行分析评价.结果 通过调节酸蚀液中KCl的加入量,得到具有不同表面微结构及表面粗糙度的蒙砂玻璃.酸蚀液中KCl的加入,可以实现不损失玻璃透过率的同时,将蒙砂玻璃的雾度提高1个数量级,从4.23％提高至73.11％.酸蚀液中加入质量分数20％的KCl,可实现蒙砂玻璃表面较好的亲水性,接触角达20.9°,而玻璃原片的接触角仅为47.5°.在蒙砂玻璃表面涂覆十三氟辛基三乙氧基硅烷,100℃下热处理30 min,可实现蒙砂玻璃较强的疏水性,对水的接触角达到124.3°.结论 酸蚀液中加入KCl可以实现酸蚀蒙砂玻璃表面微结构的构建,并且通过控制KCl的加入量,提高蒙砂玻璃的透过率和雾度,实现较好的亲水性.用低表面能物质十三氟辛基三乙氧基硅烷成功对具有一定表面微结构的蒙砂玻璃进行修饰,将蒙砂玻璃由亲水性变为较强的疏水性.     

反应溅射制备NiOx薄膜的形貌与成分分析及其电致变色性能研究

采用直流反应磁控溅射制备了具有不同表面形貌优良电致变色性能的NiOx薄膜。通过X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、场发射扫描电子显微镜、电化学工作站、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜物相、价态组成、微观结构、电致变色性能。研究表明：金属镍靶在直流溅射过程中,对氧流量反应敏感,在很小的氧流量范围内即表现出完全不同的薄膜结晶状态与表面微结构的变化,氧化镍薄膜在不同的制备条件下展现出了独特的表面微结构,XRD结果显示薄膜成分为NiO,而通过薄膜元素XPS分析发现其中的Ni并非只有单纯的二价,三价的Ni亦存在且其元素价态比约为2:1。最终在成膜参数氧流量、电压、溅射压强、溅射功率分别为1.6sccm、2.0Pa、50W时获得较优变色性能的NiOx薄膜,其可见光区最大电致变色幅度达到约55%。     

表面具有微纳结构的AZO薄膜制备及性能研究

采用磁控溅射法及线棒刮涂法在玻璃衬底上室温生长微纳结构铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜,使底层AZO薄膜工作压强从1.5 Pa调整到0.1 Pa。通过扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)仪、霍尔效应测试系统、分光光度计及光电雾度仪研究了AZO薄膜的表面形貌、晶体结构、电学性能和光学性能。研究结果表明,降低底层AZO薄膜工作压强对微纳结构AZO薄膜光电性能有显著的影响。底层AZO薄膜工作压强0.2 Pa时,薄膜表现最低电阻率为6.17×10-4 Ω·cm,可见光波段平均光学透光率为82.3%。随着底层AZO薄膜工作压强的降低,薄膜表面形貌、生长形态和晶粒大小发生较大变化,并得到具有陷光作用、优良光电性能的微纳结构AZO薄膜。     

直流磁控溅射功率对溅射生长GZO薄膜光电性能的影响

本文采用直流磁控溅射沉积系统在玻璃基底上沉积镓掺杂氧化锌(GZO)薄膜,将溅射功率从120W调整到240W,步长为30W,研究功率变化对GZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明,溅射功率对GZO薄膜电阻率有显著的影响。溅射功率为210W时薄膜呈现最低电阻率为3.31×10~(-4)Ω·cm,可见光波段平均光学透光率接近84%。随着溅射功率的增加,薄膜表面形貌和生长形态发生较大变化,并直接得到具有一定凸凹不平的微结构,GZO薄膜的致密性先增加后降低。     

WO3薄膜的磁控溅射法制备及电致变色性能

采用直流反应磁控溅射制备了具有优异电致变色性能的WO3薄膜。通过对成膜参数的调控,实现了低功率和短溅射时间的制膜制度,获得了较宽的工艺范围。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、光学轮廓仪、电化学工作站、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的物相、微观结构、厚度、电致变色性能。研究表明:在溅射功率为50 W,溅射压强为2.0 Pa,反应气体流量为20 sccm时所制得的薄膜性能最为优越。所制备薄膜具有较短的变色响应时间和大幅度的变色调制幅度,其对可见光变色调制幅度达到80%。     

氮气流量和退火处理对射频磁控溅射氮掺杂二氧化钛薄膜性能的影响

常温下利用TiO2陶瓷靶采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了N掺杂TiO2薄膜。利用光学轮廓仪、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪分析(XPS)和分光光度计等对薄膜的沉积速率、化学组成、晶体结构和禁带宽度进行了系统研究。结果表明:磁控溅射N2流量和退火处理对薄膜的微观结构和性能有重要的影响。退火前,薄膜由非晶态TiO2构成;退火后,薄膜呈现锐钛矿相和金红石相的混合相。随着磁控溅射系统中N2流量的增加,退火前禁带宽度从3.19eV减少到2.15eV;退火后,薄膜由非晶相TiO2组织转化为锐钛矿TiO2和金红石TiO2构成的浑河相组织,禁带宽度相比退火前的非晶相TiO2薄膜略有增加。     

纳米晶ZnS薄膜的制备方法及应用进展

纳米晶ZnS薄膜具有带隙宽度大、光学透过率高、介电常数低、化学稳定性好等特点,在透明导电膜、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池、发光器件、功能玻璃等领域表现出巨大的应用潜力。综述了纳米晶ZnS薄膜常用的制备方法,如磁控溅射法、化学浴沉积法、真空蒸发法和化学气相沉积法,同时还介绍了纳米晶ZnS薄膜的掺杂改性研究及其在相关领域的应用进展。     

溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响研究

为了研究溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响,使用射频反应磁控溅射技术在常温下以玻璃为基底使用不同功率镀制了800 nm左右的ZrO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品结晶情况,表面和断面形貌进行表征,结果显示镀制的ZrO2薄膜均为单斜晶体,晶粒尺寸变化不大;随着功率的升高,薄膜从纳米晶结构转变为柱状晶结构.使用纳米压痕仪对薄膜表面进行硬度和弹性模量测试,发现随着功率升高,硬度和弹性模量均出现上升趋势,进一步增加功率出现下降,再上升的变化;在沉积功率为65 W时,可得到厚度为800 nm,弹性恢复量,硬度,弹性模量和塑性指数均最高,分别为88.55％,25.42 GPa,228.6 GPa和0.314的ZrO2薄膜.不同的溅射功率会镀制出不同结构的二氧化锆薄膜,在常温低功率溅射条件下二氧化锆薄膜结构是影响其力学性能的重要因素.