SiC膜对ZGO膜耐腐蚀性能的研究

利用中频磁控溅射方法,采用氧化锌镓ZGO（97.5%ZnO＋2.5%Ga2O3）陶瓷靶材和SiC陶瓷靶材,制备了ZGO和SiC/ZGO复合薄膜.考察了制备SiC膜时的沉积时间、氩气压强、基底温度对其耐腐蚀保护性能的影响,同时考察了SiC薄膜对ZGO薄膜功能特性的影响.试验结果表明,提高溅射气体的压力可以增强SiC膜对ZGO薄膜的耐腐蚀保护作用,提高基底温度对提高SiC/ZGO的耐腐蚀性能的效果显著,SiC薄膜的存在对ZGO的红外反射性能有增强作用.基底温度260℃,沉积SiC膜160 s能对ZGO膜起到防腐保护作用.     

磁控溅射制备SiC薄膜及其高温抗氧化性

用射频磁控溅射法在单晶Si(100)基片上制备了SiC薄膜.将制备的薄膜分别在800、900和1000℃空气气氛中退火120 min.用X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪测试了薄膜的结构,用X射线光电子能谱仪测试了薄膜元素的组成和状态,用场发射扫描电子显微镜测试了薄膜表面的形貌.结果表明:经800℃空气退火后,薄膜表面生成了一层SiO2保护层,阻止了内部SiC薄膜的继续氧化,因此SiC薄膜在800℃具有较好的高温抗氧化性;随着退火温度的升高,SiC薄膜被进一步氧化,经1000℃空气退火后,薄膜已大部分转变为SiO2.     

退火温度对SiC薄膜表面形貌和结构的影响

采用射频磁控溅射法在单晶Si(100)表面制备了非晶态SiC薄膜,并于真空热处理炉中进行(800～1200)℃×1h退火处理。通过X射线衍射、扫描电镜以及摩擦磨损试验研究了退火温度对薄膜结构、表面形貌以及性能的影响。结果表明,退火温度在800℃以上薄膜结构开始发生明显的晶态转变,在1000℃时薄膜主要结构为3C-SiC,且薄膜表面晶粒细小、致密,摩擦系数约为0.2。在1200℃退火时,薄膜为混晶结构,且薄膜晶粒明显粗化。     

奥氏体不锈钢上功能梯度SiC薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢基片上制备了SiC单层膜和Ti/TiN双层膜以及Ti/TiN/SiC功能梯度薄膜。采用XRD和显微硬度计对薄膜的结晶质量和硬度进行表征;用AFM和SEM对薄膜的表面和截面形貌进行了表征。结果表明:Ti/TiN双层膜在氩氮流量比为15∶15时,薄膜的结晶质量最好,硬度最高,达到15.6 GPa,最适合作为钢基SiC薄膜的缓冲层。另外,功能梯度SiC薄膜比SiC单层膜的结晶质量好;不同退火温度下功能梯度SiC薄膜的硬度高于SiC单层膜,同时功能梯度SiC薄膜的表面结晶质量也优于SiC单层膜。     

SiC薄膜对纳米结构Ti拉伸和摩擦性能的影响

考察了SiC薄膜对块体纳米结构钛力学和摩擦性能的影响.实验采用磁控溅射技术制备SiC薄膜(样品台不加温),使用划痕仪测量界面结合力,采用拉伸试验机测量拉伸性能,采用摩擦试验机测量摩擦性能(对摩件为Si3N4,干摩擦),采用SEM-EDAX观察分析微观组织.研究了薄膜(或涂层)对块体纳米材料力学性能的影响,并且获得了一种兼具高强度、良好塑性和良好摩擦学性能的纯钛金属材料.研究结果表明,SiC薄膜不仅不会降低纳米结构Ti的拉伸性能,而且能显著降低摩擦系数(从0.7到0.3),大大提升抗磨性能.     

SiC薄膜对纳米结构Ti拉伸和摩擦性能的影响

考察了SiC薄膜对块体纳米结构钛力学和摩擦性能的影响。实验采用磁控溅射技术制备SiC薄膜（样品台不加温），使用划痕仪测量界面结合力，采用拉伸试验机测量拉伸性能，采用摩擦试验机测量摩擦性能（对摩件为Si3N4，干摩擦），采用SEM-EDAX观察分析微观组织。研究了薄膜（或涂层）对块体纳米材料力学性能的影响，并且获得了一种兼具高强度、良好塑性和良好摩擦学性能的纯钛金属材料。研究结果表明，SiC薄膜不仅不会降低纳米结构Ti的拉伸性能，而且能显著降低摩擦系数（从0．7到0.3），大大提升抗磨性能。     

磁控溅射SiC薄膜表面形貌演化行为研究

采用射频磁控溅射法在石英玻璃基底上沉积SiC薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜( AFM)观察薄膜的表面形貌,利用粗糙度和颗粒度大小对薄膜表面形貌动态演化进行量化表征.结果表明:在100～175 W溅射功率范围内,1 000℃高温真空退火处理能明显减小SiC薄膜表面粗糙度,膜层表面更为平滑,颗粒大小更为均匀...     

溅射技术在SiC薄膜沉积中的应用和工艺研究进展

近年来,国内外SiC薄膜材料制备工艺研究迅速发展,由此带来SiC薄膜性能方面的研究也获得长足的进步,新技术、新工艺、新性能不断涌现.溅射SiC技术相对于其它沉积技术(CVD、PIP等)有许多独特的优点:沉积温度低、结合性和致密性好、表面平整、硬度高、光电性能优异以及工艺安全环保等,因此越来越受到重视,且已经成为沉积高性能SiC薄膜的重要技术方法.主要论述了几种不同溅射技术,着重介绍了溅射技术在SiC薄膜制备中的研究进展及SiC薄膜性能方面的研究进展和应用,并且展望了溅射技术制备SiC薄膜的发展前景和当前热点研究领域.     

以磁控溅射＋自组装反应方式制备GaN薄膜

为了用简单的方法得到GaN薄膜，以射频磁控溅射方法将Ga2O3薄膜沉积到Si（111）衬底上的SiC中间层上，通过其同NH3的自组装反应形成了GaN薄膜。同样，利用磁控溅射方法把SiC层沉积到Si衬底。其目的是为了缓冲由GaN外延层和Si衬底的晶格失配造成的应力。为了比较中间层的作用，对按照两种方案（使用中间层和不使用中间层）实验样品进行了测试和比较。实验结果证实了SiC中间层提高了GaN薄膜的质量。     

Mn 掺杂 SiC 基稀磁半导体薄膜的结构和磁性研究

目的从原子水平探究Mn掺杂SiC薄膜的磁性起源。方法采用射频磁控溅射技术制备不同掺杂浓度的Mn掺杂SiC薄膜,并采用X射线衍射技术、X光电子能谱、同步辐射X射线近边吸收精细结构技术、物理性质测试系统对薄膜的结构、组分和磁性能进行研究。结果晶体结构和成分分析表明,1200℃退火后的薄膜形成了3C-SiC晶体结构,且随着Mn掺杂浓度的增加,3C-SiC晶体的特征峰向低角度移动。在Mn掺杂浓度(以原子数分数计)为3%,5%,7%的薄膜中,掺杂的Mn原子以Mn2+的形式存在;而在9%Mn掺杂的SiC薄膜中,则有第二相化合物Mn4Si7形成。局域结构分析表明,薄膜中均不存在Mn金属团簇和氧化物,在3%,5%和7%Mn掺杂的薄膜中,掺杂的Mn原子主要以代替C位的形式进入3C-SiC晶格中,而在9%Mn掺杂的薄膜中,掺杂的Mn原子以C替位形式和Mn4Si7共存。磁性测试表明,制备的Mn掺杂SiC薄膜具有室温铁磁性,且饱和磁化强度随着Mn掺杂浓度的提高而增加。结论薄膜的室温铁磁性是本征的,磁性来源与掺杂的Mn原子以Mn2+取代SiC晶格中C位后导致的缺陷有关,符合缺陷导致的束缚磁极子机制。     

磁控溅射Ti膜对AZ91镁合金耐磨耐蚀性能的影响

目的通过表面镀Ti膜提高AZ91镁合金的耐磨性能。方法通过直流磁控溅射方法在AZ91镁合金表面镀Ti膜,用拉伸实验法在电子万能实验机上测定薄膜的附着强度,用原子力显微镜观察薄膜与基体的界面形貌,并分析不同溅射参数时膜基的结合能力。通过湿摩擦实验分析两种试样的耐磨性能,采用Js M-670l F冷场发射型扫描电子显微镜观测两种试样磨损后的表面形貌。采用动电位极化曲线测试装置测得两试样的极化曲线,从而判定其耐腐蚀能力。结果通过直流磁控溅射方法制备的Ti膜和AZ91镁合金基体的结合能力与溅射时间有关,当溅射时间为6 min时,膜基结合能力最佳,但结合其他两项参数,所制备试样采用的时间应为4 min。AZ91镁合金镀Ti膜后磨损率降低,腐蚀电流降低,腐蚀电位升高。结论直流磁控溅射方法镀Ti膜提高了AZ91镁合金的耐磨耐蚀性能。     

Zr靶功率对(WMoTaNb)ZrxN薄膜微观组织及性能的影响

目的 提高(WMoTaNb)ZrxN薄膜的硬度与弹性模量、膜基结合力、摩擦磨损及抗烧蚀性能。方法 采用反应磁控溅射技术,通过对Zr靶功率的调控,在单晶Si和M2高速钢基体上制备不同Zr含量的(WMoTaNb)ZrxN薄膜。采用FESEM对薄膜的表面及截面形貌进行观察,利用XRD对薄膜的物相组成进行分析,采用纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损试验机分别对薄膜的硬度、膜基结合力及摩擦磨损性能进行表征,通过氧–乙炔烧蚀试验对薄膜的抗烧蚀性能进行测定。结果 (WMoTaNb)ZrxN薄膜主要由FCC和BCC固溶体结构组成,Zr元素引入后,薄膜FCC(200)晶面衍射峰消失,FCC(111)与(311)晶面衍射峰强度增强。随着Zr靶功率的增加,薄膜中Zr元素含量逐渐增加,薄膜的硬度与弹性模量先增大、后减小,膜基结合力呈现不规律变化,薄膜的抗烧蚀性能逐渐提升。薄膜的摩擦系数随着Zr靶功率的增加而增大,但维持在0.65~0.95。当Zr靶功率为40 W时,制备的薄膜硬度、弹性模量及膜基结合力均达到最大,分别为27.9 GPa、291.3 GPa、84 N,此时薄膜的磨痕深度最小为227 nm。结论 Zr靶功率为40 W时制备的薄膜硬度、弹性模量、膜基结合力、摩擦磨损与抗烧蚀性能最佳。     

Hardness and elastic modulus of amorphous and nanocrystalline SiC and Si films

Hydrogen-free amorphous and nanocrystalline films were prepared by magnetron sputtering of the SiC or Si targets. Mechanical properties (hardness, elastic modulus, intrinsic stress) and film structures were investigated in dependence on the substrate bias and temperature. It was found that both hardness and elastic modulus of all amorphous a-SiC films prepared at different substrate temperatures and biases are always lower than those for bulk α-SiC single crystal while the hardness of partially crystalline SiC films is higher and the elastic modulus lower than those for α-SiC one. In contrast, both hardness and elastic modulus of all amorphous Si films are always lower than those for nanocrystalline Si films which show approximately the same value as the Si single crystal.     

Effect of annealing treatment on the structural, optical, and electrical properties of Al-doped ZnO thin films

Highly conductive and transparent Al-doped ZnO (AZO) thin films were prepared from a zinc target containing Al (1.5 wt.%) by direct current (DC) and radio frequency (RF) reactive magnetron sputtering. The structural, optical, and electrical properties of AZO films as-deposited and submitted to annealing treatment (at 300 and 400 ℃, respectively) were characterized using various techniques. The experimental results show that the properties of AZO thin films can be further improved by annealing treatment. The crystallinity of ZnO films improves after annealing treatment. The transmittances of the AZO thin films prepared by DC and RF reactive magnetron sputtering are up to 80% and 85% in the visible region, respectively. The electrical resistivity of AZO thin films prepared by DC reactive magnetron sputtering can be as low as tering have better structural and optical properties than that prepared by DC reactive magnetron sputtering.     

射频磁控溅射制备TiO2光催化薄膜的表征

在不同的Ar和O2气流量比下，利用射频磁控溅射技术在载波片上制备了TiO2薄膜。利用X射线衍射(XRD)，原子力显微镜(AFM)，拉曼光谱和UV-VIS-NIR分光光度计等技术对薄膜进行了表征。结果表明在Ar：O2=20sccm：5sccm下制备的薄膜具有较高的光催化活性。     

磁控溅射制备Ru-B薄膜的研究

采用射频磁控溅射技术制备了Ru-B薄膜,利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)等分析技术对薄膜的相结构、沉积速率以及表面形貌进行了研究分析。结果表明：在室温下制备的 Ru-B 薄膜均为非晶态。薄膜的沉积速率不随溅射时间变化,但随溅射功率的增加而增大。薄膜表面光滑致密质量良好,随着溅射时间的延长,薄膜表面晶粒大小和粗糙度增大。溅射功率影响着基片表面粒子的形核长大和迁移扩散速率,进而影响薄膜的表面形貌。     

Deposition of dense and smooth Ti films using ECR plasma-assisted magnetron sputtering

We report high quality Ti films grown in a novel electron cyclotron resonance (ECR) plasma-assisted magnetron sputtering (PMS) deposition system. The films are compared with films deposited by conventional direct current (DC) magnetron sputtering. Using ECR-PMS, the argon plasma bombardment energy and Ti film deposition rate can be controlled separately, with the substrate bias voltage under feedback control. Results from SEM, AFM, XRD and PAS (scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction and positron annihilation spectroscopy) show that the properties of Ti films prepared by ECR-PMS are greatly improved compared with conventional sputtering. SEM and AFM confirmed that ECR-PMS Ti films have a dense, smooth, mirror-like surface. Increasing the substrate bias of the ECR plasma from − 23 V to − 120 V while keeping a fixed sputtering bias voltage of − 40 V, the intensity of the (100) reflection of Ti film was a little strengthened, but (002) remained strongly preferred orientation. The XRD peak broadening of ECR-PMS Ti films is more than for conventional magnetron sputtering, due to grain refinement induced by Ar ion bombardment. Doppler broadening of PAS analysis reveals that the Ti films have fewer vacancy defects compared with films prepared by the conventional magnetron.     

氮化铀薄膜的制备及性能研究

开展了氮化铀薄膜射频制备及薄膜性能研究,通过优化氮化铀薄膜的制备工艺条件,成功在Si基片上制备了氮化铀薄膜,并利用扫描电镜、原子力显微镜、X射线电子衍射、俄歇电子能谱仪和X射线光电子能谱对氮化铀薄膜进行了表面形貌和结构组分分析。结果表明:利用射频磁控沉积法制备的氮化铀薄膜为比较平整和致密的U2N3和UNxOy的混合相组成,具有一定的抗氧化腐蚀性能。