非平衡磁控溅射制备氮化硅薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变氮气和氩气分压比P(N2)/P(Ar),在钛合金(Ti6Al4V)表面制备出不同结构及性能的氮化硅薄膜.结果显示,制备的氮化硅薄膜为非晶态结构,随着氮气分压的增加,Si-N键的含量增加,其对应的红外吸收峰逐渐变宽,并向高波数偏移.氮化硅薄膜的显微硬度、耐磨性随着P(N2)/P(Ar)的增加而先增加,当P(N2)/P(Ar)为0.25时,随着P(N2)/P(Ar)的增加,薄膜硬度及耐磨性稍有降低.氮化硅薄膜具有较好的膜/基结合力,当增大氮气和氩气分压比,薄膜的脆性随之增加.     

AZ31镁合金基材非平衡磁控溅射镀膜工艺研究

采用中频孪生靶非平衡磁控溅射技术在AZ31镁合金基底上制备出氮化硅薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪、电子探针、X射线衍射仪等研究了氮气流量比率对氮化硅薄膜的成分、微观结构的影响。通过对薄膜力学性能和抗腐蚀性能的检测分析了氮化硅薄膜对AZ31镁合金基底表面改性的作用。结果表明:中频孪生非平衡磁控溅射技术制备的薄膜为非晶态富N氮化硅。随着氮气流量比率的增加,薄膜的沉积速率降低,Si含量减少。在AZ31镁合金基底上制备氮化硅薄膜有效提高了基底的力学性能和抗腐蚀性能,显微硬度得到显著提高,腐蚀电流密度降低了3个数量级,并且薄膜与基底之间的结合力良好。     

中频磁控溅射法制备氧化锌钇薄膜及其性能研究

利用中频磁控溅射法,溅射氧化锌钇（ZYO）陶瓷靶材,在玻璃基底上制备ZYO透明导电薄膜。研究了氧化钇掺杂量和基底温度对薄膜的结构、电学性能和光学性能的影响。并分析和探讨了工艺因素与结构和性能之间的关系。结果表明,ZYO薄膜为钎锌矿型结构,呈c轴择优取向,平均可见光透过率（400 nm-800 nm）达到80%以上。本文制备的ZYO薄膜具有的最低电阻率为1.18×10^-3Ω.cm。     

中频磁控溅射TiAlN薄膜的制备与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射离子镀技术在硬质合金基体YG6上制备TiAlN薄膜。利用XRD、EDS、体式显微镜、显微硬度仪和多功能材料表面性能测试仪等对其组织结构以及性能进行了研究分析。结果表明:低Al靶功率时,膜层以TiN、TiC形式存在,TiN的择优取向面(111),显微硬度与偏压有关;高Al靶功率时,膜层主要存在Ti3AlN、AlN相,Ti3AlN相沿(220)晶面择优取向;膜层结构致密均匀,N原子与金属原子比接近1:1;膜层厚度为1.93μm;显微硬度3145HV;结合力85N。     

非平衡磁控溅射DLC薄膜应力研究

类金刚石（DLC）薄膜可用作红外增透保护膜,高的薄膜残余应力造成薄膜附着力下降是目前应用中存在的主要问题之一。本文从DLC薄膜作为红外增透保护膜的需求出发,采用非平衡磁控溅射技术生长DLC薄膜。实测了薄膜的残余应力,分析研究了薄膜残余应力在不同工艺条件下的变化情况。探讨了薄膜残余应力与薄膜厚度、光学透过率、离子能量、沉积速率以及能流密度之间的关系。研究结果表明,薄膜残余应力平衡值在0．9～2．2GPa之间,相应的单面镀膜样片的透过率在4μm波长处为69％～63％,随工艺的不同而变化。工艺优化后薄膜残余应力显著下降。硅基底上薄膜与基底剥离的力的临界值大于2160GPa．nm,最大薄膜厚度≥2400nm;锗基底上最大薄膜厚度≥2000nm,可以满足整个红外波段的需求。     

等离子体源辅助磁控溅射法低温(200℃)制备多晶硅薄膜

利用电感耦合等离子体辅助中频直流脉冲磁控溅射技术在200℃成功制备出多晶硅薄膜.详细介绍了等离子体源辅助磁控溅射技术制备多晶硅的工艺过程,并对辅助等离子体源放电功率对硅薄膜结晶度的影响进行了研究.利用拉曼散射、X射线衍射、傅里叶红外光谱对所制备的硅薄膜进行了表征.     

中频磁控溅射技术制备Co-Ni合金薄膜

由于电镀硬铬对环境有一定的污染,因而选择合适的制备方式和合适的替代硬铬的材料具有一定的实际意义。本文选用Co-Ni作为硬铬的替代材料,并采用中频磁控溅射的方式在铜基底上制备Co-Ni合金薄膜,重点研究了溅射功率与Co-Ni合金薄膜的沉积速率、成分的关系,结果表明沉积速率随溅射功率的增加而增加;溅射功率在0.8~1.1 kW之间时,薄膜成分与靶材成分基本一致;并把1.1 kW时制备的Co-Ni合金薄膜的电极化腐蚀性能与电镀Cr薄膜、离子镀Cr薄膜相比较,结果表明Co-Ni合金的腐蚀电位可达到-0.245 V,具有较强的耐腐蚀性。     

非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的高温抗氧化性能研究

采用非平衡磁控溅射技术在硬质合金基体上制备了TiAlN薄膜.在400℃-800℃对试样进行氧化实验,利用XRD,SEM,精密电子天平等对TiAlN薄膜的物相、断口组织形貌以及氧化增重结果进行分析.实验结果发现,在800℃以下,TiAlN薄膜具有良好的抗高温氧化性.     

非平衡磁控溅射W掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

为了研究W掺杂对类金刚石薄膜性能的影响,采用非平衡磁控溅射方法,通过改变WC靶功率,在YG6硬质合金基体上制备了5组不同W原子百分数(0%～14%)的含氢类金刚石薄膜(a-C:H:W)。用扫描电镜分析了薄膜的形貌,用拉曼光谱分析了薄膜的微观结构,分别用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验仪测试了薄膜的纳米硬度、膜基结合力和摩擦学性能。结果表明,a-C:H:W薄膜表面为丘状颗粒,随着WC靶功率的增加,颗粒尺寸先减小后增加;W掺杂可促进薄膜的石墨化;W原子百分数为4%的薄膜的临界划痕力Lc2值达到78.28 N,磨损率为5.8×10^-8 mm³/(N·m),摩擦因数为0.09。     

纳米硅薄膜及磁控溅射法沉积

纳米硅薄膜具有卓越的光学和电学特性,其在光电器件方面潜在的应用越来越引起人们的兴趣.讨论了用磁控溅射法制备纳米硅薄膜的微观机理及沉积参数对薄膜结构和性能的影响.其中,氢气分压、基片温度、溅射功率是磁控溅射法沉积纳米硅的关键参数,适当的温度、较高的氢气分压和较低的溅射功率有利于纳米硅的生成.     

非平衡磁控溅射氮化钛薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜。通过改变氮气和氩气分压比(PN/PAr)和基体偏压,制备出不同结构、性能的氮化钛薄膜。采用X射线衍射技术、原子力显微镜、PS-168型电化学测量系统、CSEM球盘摩擦磨损实验机、HXD-1000 knoop显微硬度仪等研究了薄膜的结构、表面形貌、耐腐蚀性能与机械性能。结果表明,采用非平衡磁控溅射技术制备出了致密的氮化钛薄膜。当PN/PAr较小时,氮化钛薄膜中存在Ti2N时,Ti2N相可以有效提高薄膜的硬度和耐磨损性能;当PN/PAr增加到0.1时,薄膜硬度达到最大,耐磨损性能最优;随着PN/PAr的继续增大,氮化钛薄膜中主要存在TiN相,氮化钛薄膜的复合硬度和耐磨损性能降低。在钛合金(Ti6Al4V)表面沉积氮化钛薄膜可以显著提高其在Hanks类体液中的耐腐蚀性能。     

中频磁控溅射NiO_x电致变色薄膜(英文)

采用中频孪生非平衡磁控溅射技术,制备了纳米晶结构NiOx电致变色薄膜。利用原子力显微镜、掠射X射线衍射、电化学设备、紫外分光光度计等测试手段分析薄膜结构及电致变色特性。结果表明:室温沉积获得表面质地均匀的NiOx薄膜;在±3V致色电压下,薄膜电致变色性能优异,对可见光透过率调制范围达30%以上,但薄膜寿命低。获得的薄膜为结构疏松的纳米晶结构,易于离子的注入和抽取,变色性能优异,但易发生Li+不可逆注入,薄膜寿命低。     

磁控溅射制备铁掺杂氮化铜薄膜的研究

采用反应磁控溅射法在氮气分压0.5Pa、基底温度100℃条件下,在玻璃基底上分别制备了氮化铜薄膜和铁掺杂氮化铜薄膜.XRD显示氮化铜薄膜择优(111)晶面生长,铁掺杂使氮化铜薄膜的结晶程度减弱.AFM显示铁掺杂使氮化铜薄膜粗糙度增加.铁掺杂不同程度地提高了氮化铜薄膜的沉积速率和电阻率.     

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.     

直流磁控反应溅射制备IrO2薄膜

为研究氧化依（ＩｒＯ_２）对ＰＺＴ铁电薄膜疲劳性能的影响,利用直流（ＤＣ）磁控反应溅射（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工艺成功地在ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）衬底上制得了高度取向的ＩｒＯ_２薄膜．并在其上制成ＰＺＴ铁电薄膜．讨论了溅射参数（溅射功率、 Ａｒ／Ｏ_２比、衬底温度）以及退火条件对氧化铱薄膜的结晶、取向和形态的影响．     

掠射角溅射沉积纳米结构氧化钨薄膜

采用掠射角反应磁控溅射法在室温下沉积了纳米结构氧化钨(WO₃)薄膜, 并对薄膜进行热处理。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对氧化钨薄膜的形貌和结构进行了表征。当掠射角度为80°时, 采用直流电源沉积的氧化钨薄膜具有纳米斜柱状结构, 而采用脉冲直流电源沉积的薄膜呈现纳米孔结构。纳米薄膜经450℃热处理3 h后, 纳米斜柱彼此连接, 失去规整结构, 而纳米孔结构的孔尺寸变大。XRD分析表明室温沉积的氧化钨薄膜具有无定形结构, 经450℃热处理1 h后, 转变为单斜晶相。具有纳米斜柱状或纳米孔结构氧化钨薄膜的光学调制幅度在波长600 nm时达到60%, 且电致变色性能可逆。     

磁控溅射法制备的CdS:Al薄膜的性质研究

采用Al和CdS双靶共溅射的方法, 调控Al和CdS源的沉积速率, 制备出不同Al掺杂浓度的CdS:Al薄膜。通过XRD、SEM、AFM、紫外-可见透射光谱分析、常温霍尔测试对CdS: Al薄膜的结构、形貌、光学和电学性质进行表征。XRD结果表明, 不同Al掺杂浓度的CdS:Al薄膜均为六方纤锌矿结构的多晶薄膜, 并且在(002)方向择优生长。SEM和AFM结果表明, CdS:Al薄膜的表面均匀致密, 表面粗糙度随着Al掺杂浓度的增加略有增加。紫外-可见透射光谱分析表明, CdS:Al薄膜禁带宽度在2.42~2.46 eV 之间, 随着Al掺杂浓度的增加而略微减小。常温霍尔测试结果证明, 掺Al对CdS薄膜的电学性质影响显著, 掺Al原子浓度3.8%以上的CdS薄膜, 载流子浓度增加了3个数量级, 电阻率下降了3个数量级。掺Al后的CdS薄膜n型更强, 有利于与CdTe形成更强的内建场, 从而提高太阳电池效率。用溅射方法制备的CdS:Al薄膜的性质适合用作CdTe薄膜太阳电池的窗口层。     

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。     

Reactive DC Magnetron Sputtering Deposition of Copper Nitride Thin Film

Copper nitride thin film was deposited on glass substrates by reactive DC （direct current） magnetron sputtering at a 0.5 Pa N2 partial pressure and different substrate temperatures. The as-prepared film, characterized with X-Ray diffraction, atomic force microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy measurements, showed a composed structure of Cu3N crystallites with anti-ReO3 structure and a slight oxidation of the resulted film.The crystal structure and growth rate of Cu3N films were affected strongly by substrate temperature. The preferred crystalline orientation of Cu3N films were （111） and （200） at RT, 100℃. These peaks decayed at 200℃ and 300℃ only Cu （111） peak was noticed. Growth of Cu3N films at 100℃ is the optimum substrate temperature for producing high-quality （111） Cu3N films. The deposition rate of Cu3N films estimated to be in range of 18-30 nm/min increased while the resistivity and the microhardness of Cu3N films decreased when the temperature of glass substrate increased.