离子束溅射生长非晶Si薄膜的研究

用离子束溅射法制备了不同衬底温度的非晶硅(a-Si)薄膜,用双四探针法测量了不同温度下的电阻率,用喇曼散射及原子力显微镜表征了薄膜显微结构.结果发现随着衬底温度的升高,薄膜的电阻率逐渐增大,衬底温度为室温的a-Si薄膜质量较好且从其表面形貌可观察到少量Si晶粒的存在.     

磁控溅射法制备低电阻率Ta薄膜研究

在无匹配层、常温、溅射气体为纯Ar的条件下,利用直流磁控溅射法在Si表面制备了Ta薄膜,系统研究了工作气压及直流功率对薄膜电阻率及微观结构的影响。分别用四探针测试仪、X射线衍射仪、原子力显微镜对不同条件下制备的Ta薄膜电阻率、相结构及表面形貌进行表征。结果发现,随溅射气压升高,高阻β相出现,薄膜电阻率随之增大;在相同溅射气压下,随着溅射功率的增加,薄膜电阻率先降低后升高。优化溅射工艺后制得的Ta薄膜的电阻率低至29.7μΩ·cm。     

离子束反应溅射ZnO薄膜的晶体结构及光学、电学性质研究

采用离子束反应溅射法在玻璃基片上沉积了一系列ZnO薄膜样品.通过对薄膜样品XRD谱的分析,发现基片温度和溅射氧分压是同时影响ZnO薄膜沿c轴择优取向生长的重要因素.在基片温度350 ℃,氧分压1.3 的溅射条件下,得到了完全沿c轴取向生长的只有(002)晶面的ZnO薄膜.薄膜的吸收光谱测量结果表明,基片温度和氧分压对ZnO薄膜的光学禁带宽度有重要影响.不同氧分压、不同基片温度制备的薄膜电阻率相差很大.     

硅基SiC薄膜制备与应用研究进展

碳化硅（SiC）材料具有极为优良的物理、化学及电学性能,可满足在高温、高腐蚀等极端条件下的应用,碳化硅还是极端工作条件下微机电系统（MEMS）的主要候选材料,成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。同时,碳化硅有与硅同属立方晶系的同质异形体,可与硅工艺技术相结合制备出适应大规模集成电路需要的硅基器件,因此用硅晶片作为衬底制备碳化硅薄膜的工作受到研究人员的特别重视。本文综述了近年来国内外硅基碳化硅薄膜的研究现状,就其制备方法进行了系统的介绍,主要包括各种化学气相沉积（Chemical vapor deposition,CVD）法和物理气相沉积（Physical vapor deposition,PVD）法,并归纳了对硅基碳化硅薄膜性能的研究,包括杨氏模量、硬度、薄膜反射率、透射率、发光性能、电阻、压阻、电阻率和电导率等,以及其在微机电系统传感器、生物传感器和太阳能电池等领域的应用,最后对硅基碳化硅薄膜未来的发展进行了展望。     

不同衬底上TiN薄膜的制备及性能研究

利用电弧离子镀技术在不锈钢，硅衬底及玻璃衬底上沉积了ＴｉＮ薄膜，并在大气环境下进行了７００℃３０ｍｉｎ退火处理，测量了其退火前后的硬度，Ｘ射线分析了退火前后的成分，对硅衬底上沉积的薄膜则测量了退火前的电阻率变化。在玻璃衬底上改变实验条件沉积了不同颜色的薄膜，测量了不同色泽薄膜的电阻率和制备条件的关系，对退火后薄膜内微观结构的变化进行初步分析由此讨论了退火后薄膜硬度及电阻率变化的原因，并解释了讨论了     

ITO薄膜的制备以及性能的研究

在室温条件下通过直流磁控溅射法在普通玻璃基体上制备了光电性能优良的ITO薄膜。靶材为ITO陶瓷靶,其中In2O3与SnO2的质量比为9∶1。运用UV-2550紫外可见光光度计测量样品的透光率,采用SZT-2四探针测试仪测量样品表面的电阻率,用扫描电镜(SEM)对样品进行表征。研究了溅射压强、溅射功率等参数对薄膜光电性能的影响。研究表明,ITO薄膜的电阻率随着溅射功率的增大而减小,在溅射功率为110W时ITO薄膜的透光率有相对好的数值。溅射压强为1.0Pa时既能保持ITO薄膜低的电阻率又能保证高的透光率。     

PECVD SiC薄膜的AES研究

本文介绍用俄歇电子能谱对等离子增强化学气相淀积非晶碳化硅薄膜进行组分的定量分析、深度剖析和元素的化学状态分析;不同制备条件下非晶碳化硅薄膜的一些淀积规律和工艺中的问题,并利用SiLVV和C KLL俄歇谱探讨非晶碳化硅的特征和硅、碳的化学状态。     

钢基表面磁控溅射法3C-SiC薄膜制备研究

采用磁控溅射的方法溅射SiC靶材所制备的碳化硅薄膜由于制备过程中碳易被溅射气体带走而很难形成结构较好的晶态结构.采用纯物理方法实时增碳又非常困难,实验采用先对衬底升温射频磁控溅射沉积碳化硅,然后再用直流法在表面沉积碳--两步法在钢基体表面制备薄膜.对所制备的薄膜结构采用X射线衍射和傅立叶红外吸收光谱表征;并通过扫描电镜观察了薄膜的表面形貌.结果表明,通过这种方法所得出的薄膜在XRD图像中显示了很明显的3C-SiC的晶态峰,在红外分析中也得到了其相应的吸收峰.     

硅碳氧薄膜光学性能研究

硅碳氧(SiCO)薄膜是一种三元玻璃状化合物材料,具有热稳定性好、能带宽、折射率大、硬度高等特性,是一种具有潜在应用价值的新颖光学薄膜材料。本文采用射频磁控溅射技术在Si(100)及K9玻璃上制备了硅碳氧薄膜。利用椭圆偏振仪、紫外/可见/近红外光度计及X射线光电子能谱测试表征了薄膜的光学性能及薄膜组分。研究发现,通过改变基片温度、工作压强及溅射功率等工艺参数,所制备的硅碳氧薄膜均具有高折射率(大于1.80),相比之下,K9玻璃基硅碳氧薄膜的折射率有着更大的变化范围(1.84~2.20)。通过对K9玻璃基硅碳氧薄膜的光学透射性能研究表明,以硅碳氧陶瓷作为溅射靶材,采用射频磁控溅射技术在K9玻璃基上可以制备出,在可见光及近红外区域有着较好光学透射性能,平均透过率能到达83%的硅碳氧薄膜。     

室温下射频磁控溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO:Al2O3(2%Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO:Al(AZO)薄膜。使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响。结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大。当功率为1kW、溅射气压0.052Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550nm处透过率为89%,接近基底的本底透过率92%。当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4Ω·cm)。     

AZO靶材的制备与镀膜应用研究

以ZnO和Al2O3粉体为原料，在不同的热压温度下制备AZO靶材。通过阿基米德法测量靶材的密度，压汞法测量靶材的孔径分布，扫描电镜观察靶材的断面形貌。将所制备的靶材作为溅射源，进行射频磁控镀膜测试。采用台阶仪测量膜厚，紫外分光光度计测量薄膜透光率，四探针电阻图谱仪测量薄膜电阻率，XRD分析薄膜结构，研究靶材密度及孔径分...     

直流磁控溅射沉积锰酸锶镧薄膜的结构与相变特性研究

通过固相反应及陶瓷烧结工艺制备了具有钙钛矿结构的锰酸锶镧陶瓷靶,利用该靶材采用直流磁控溅射法在硅(100)和石英玻璃基片上制备了锰酸锶镧薄膜。研究了沉积气氛对薄膜晶体结构的影响。对高溅射压力下不同溅射功率沉积的薄膜样品的电阻-温度特性进行测量,显示薄膜具有-14-～22℃的高的金属到绝缘体的转变温度,并且随溅射功率的增加,薄膜在相变点附近的电阻变化幅度明显提高。     

木材陶瓷化反应机理的研究

研究了木材制备ＳｉＣ陶瓷的反应过程及熔融硅与多孔木炭反应的机理．结果表明,木材制得的ＳｉＣ陶瓷的最终组织取决于渗硅处理温度．较低温度下形成碳化硅多孔材料,较高温度下形成 Ｓｉ／ＳｉＣ复相致密材料．分析指出,木材制备 ＳｉＣ陶瓷中 Ｓｉ／Ｃ反应的大致过程为：熔融硅沿木炭毛细管壁上升,同时与接触的碳反应形成碳化硅,碳化硅层不断向碳层推进直至多孔碳骨架完全转化为碳化硅．生成的碳化硅在反应后期会发生再结晶,最终组织形态表现为多边形大颗粒碳化硅分布在自由硅基体上．     

室温下射频磁控溅射制备ZnO∶Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO∶Al203(2％Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO∶Al(AzO)薄膜.使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响.结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大.当功率为1kW、溅射气压0.052 Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550 nm处透过率为89％,接近基底的本底透过率92％.当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4 Ω·cm).     

类金刚石薄膜的制备及其电阻率、光谱特性研究

采用射频磁控溅射法在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜;对薄膜的电阻率进行了测量,研究了薄膜的溅射工艺参数,采用拉曼光谱、原子力显微镜、扫描电镜分析了薄膜的结构、表面形貌以及薄膜的截面形貌.结果表明,薄膜中含有sp2、sp3杂化碳原子,拉曼谱高斯拟合峰的ID/IG为3.67;薄膜的电阻率达6×103 Ωcm.最佳溅射气压在0.4 Pa左右,最佳溅射功率在140 W左右;薄膜的表面平整光滑,平均粗糙度低达0.17 nm;SEM形貌表明薄膜由大量大小均匀的碳颗粒组成,薄膜内部十分致密,与基底结合很好.     

磁控溅射工艺参数对ZAO薄膜性能的影响

通过磁控溅射氧化铝锌陶瓷靶材的方法在玻璃基片上制备ZAO薄膜,研究了溅射电流、溅射气压、基片温度对ZAO膜电学及光学性能的影响,使用X射线衍射仪分析了薄膜相结构,使用台阶仪测试薄膜厚度,使用四探针方阻仪测试薄膜电阻率,采用紫外可见分光光度计测试薄膜透过率。结果表明:溅射电流增加可以改善ZAO薄膜的透过率与电阻率;溅射气压对薄膜的结晶性和透过率影响不大,但电阻率会随溅射气压的增大而上升;基体温度升高可以提高AZO薄膜的透过率与电导率。     

氢化及沉积温度对掺铝ZnO透明导电薄膜性能影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺铝ZnO透明导电薄膜(AZO)。为了降低AZO薄膜的电阻率, 采用在溅射气氛中通入一定比例H₂的方法对AZO薄膜进行氢化处理, 并研究了溅射气氛中H₂含量及衬底温度对AZO薄膜氢化效果的影响。结果表明: 在低温条件下, 氢化处理能有效降低AZO薄膜的电阻率; 在衬底温度为100℃的低温条件下, 通过调节溅射气氛中H₂的比例, 制备了电阻率为6.0×10^-4 Ω·cm的高质量氢化AZO薄膜, 该电阻值低于同等条件下未氢化AZO薄膜电阻值的1/3; 但随着衬底温度的升高, 氢化处理对薄膜电学性能的改善效果逐渐减弱。     

利用脉冲直流磁控溅射制备ZnO:Al薄膜的研究

利用中频脉冲直流磁控溅射法制备了平面ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,研究了沉积压力、衬底温度和溅射功率对AZO薄膜光电性能、薄膜稳定性的影响.结果表明:在较低沉积压力、衬底温度及溅射功率下,可获得具有低电阻率、高透过率、高稳定性的AZO薄膜.     

ITO靶材的直流磁控溅射镀膜工艺研究

对ITO靶材的直流磁控溅射工艺进行研究,通过正交试验方法确定制备ITO薄膜的最优工艺参数,并明确了溅射温度、氧氩比、溅射气压和溅射功率密度对ITO薄膜电阻率和可见光透过率的影响规律。最优工艺参数为溅射温度370℃,氧氩比0.5/40,溅射气压0.4 Pa,溅射功率密度0.17 W/cm~2。薄膜电阻率受各因素影响的主次顺序是:氧氩比溅射温度溅射气压溅射功率密度。薄膜可见光透过率受各因素影响的主次顺序为:溅射温度溅射气压氧氩比溅射功率密度。     

基于神经网络的AZO薄膜制备工艺参数的正交优化设计

采用磁控溅射法制备AZO薄膜,研究和讨论了溅射功率、溅射时间和溅射气压3个工艺参数对AZO薄膜光学和电学性能的影响。采用正交优化设计,对3个工艺参数进行优化,测量了透射率和电阻率,以此作为薄膜光电性能的评价指标,通过极差值分析确定了制备薄膜的最佳工艺参数。影响薄膜透射率的最主要因素为溅射气压;影响电阻率的最主要因素为溅射时间。获得制备高透射率低电阻率的AZO薄膜的最佳工艺组合方案为溅射功率为400W、溅射时间为1000s、溅射气压为1.0Pa。将反馈型(BP)神经网络应用于磁控溅射AZO薄膜光学性能(可见光区的平均透射率)和电学性能(电阻率)的研究。输入样品数据对神经网络进行训练,建立AZO薄膜光电性能随溅射参数变化的预测模型。