氧分压影响中频磁控溅射沉积SiO_2薄膜光学性能研究

采用中频反应磁控溅射沉积非晶二氧化硅(a_SiO2)薄膜,用X射线衍射、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等方法研究氧分压影响退火前、后的两种SiO2薄膜样品的微观结构、折射率和消光系数等特性的变化规律。结果显示:室温下,沉积速率随氧分压的增大而减小,有利于提高薄膜的光滑性和致密度;在不同氧分压下沉积的SiO2薄膜均为非晶态结构;氧分压为25%时,薄膜表面具有均匀、光滑、致密的性能特征;折射率和消光系数都依赖于氧分压,氧分压大于15%时,薄膜在600 nm处的折射率n约为1.45～1.47,消光系数低于10-4。这表明适当提高氧分压有利于获得光学性能较好的SiO2薄膜。傅里叶红外吸收光谱测试表明,随着氧分压的升高,Si-O-Si伸缩振动峰向高波数方向移动,较高氧分压下沉积的SiO2薄膜具有较高的化学结合能,且结构和性能更稳定。     

温度对磁控溅射氮化钛薄膜光学性能的影响

本文采用能量过滤磁控溅射技术(Energy Filter Direct Magnetron Sputtering,EFDMS),通过改变沉积温度在玻璃衬底上制备了一系列TiN薄膜.利用XRD进行了物相鉴定,使用分光光度计、椭圆偏振光谱仪和四探针电阻仪测试了TiN薄膜的光学性能.结果表明:制备的TiN薄膜为多晶态立方结构TiN,且随着衬底温度的升高,薄膜结晶性提高,在近红外区的反射率显著上升,可见光区的透光率有所下降,同时,薄膜的禁带宽度变宽,折射率减小,消光系数升高.     

Ta_2O_5的俄歇谱分析

利用俄歇电子谱仪对作为深度剖面分析定标用的Ta_2O_5/Ta标样在溅射过程中的行为进行了分析。标样为阳极氧化工艺制成,厚度为500(?)。分析证明,在溅射过程中,样品内的元素组份及化学状态均相应发生明显变化,并可将全过程划分为三个阶段。本文还对利用该标样作剖面分析分辨能力的确定及标样长期贮存性能的可能变化作了讨论。     

直流磁控溅射功率对ITO薄膜光学性能的影响

本实验的ITO薄膜样品是利用直流磁控溅射技术在玻璃基片上沉积而成的。通过改变溅射功率,研究不同溅射功率对ITO薄膜光学性能的影响。经各实验测试后发现：在实验给定的功率区间内,ITO薄膜的厚度随着溅射功率的增加而增加,其可见光透过率则随之降低。     

沉积气压对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构与光学性能影响

采用CS-400型射频磁控溅射仪在Si(111)和石英基底上成功的制备了ZnO薄膜,分别用XRD、SEM、紫外-可见光分光光度计和荧光分光光度计表征样品的结构和光学性质.实验表明,采用射频磁控溅射制备的ZnO薄膜具有六角纤锌矿结构的(002)峰和(101)峰的两种取向.在沉积气压>1.0Pa时所制备的ZnO薄膜具有(002)择优取向,并且十分稳定.SEM图表明,ZnO薄膜颗粒大小较为均匀,晶粒尺寸随着气压升高而变小,沉积气压不同时,薄膜样品的生长方式有所差异.在400～1000nm范围内,可以看出除O.5Pa下制备的ZnO薄膜外,其余ZnO薄膜在可见光区域的平均透过率超过80%,吸收边在380nm附近,所对应的光学带隙约为3.23～3.27eV,并随着沉积气压上升而变大.ZnO薄膜的PL谱上观察到了392nm的近紫外峰和419nm的蓝峰;沉积气压对Zno薄膜的发光峰位和峰强有影响.     

氧分压对反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响

从氧空位、表面粗糙度及晶界三方面,讨论了氧分压对射频反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响.结果表明,随氧分压增大,氧空位的减少使单斜相逐渐占优,缺氧状况的改善使薄膜透射率逐渐升高;高氧分压下,出现颗粒聚集现象,表面粗糙度大幅增加及晶粒的聚集长大,使薄膜透射率下降.     

Ta_2O_5掺杂对0.48BCT-0.52BZT陶瓷结构及压电性能的影响

采用固相烧结法制备锆钛酸钡钙(BCZT)无铅压电陶瓷,研究不同Ta_2O_5掺杂浓度对陶瓷结构和压电、铁电、介电性能的影响。实验结果表明,不同掺杂量的钽烧结的BCZT无铅压电陶瓷均为典型的钙钛矿结构,陶瓷晶粒生长均匀,钽的掺杂对晶粒的生长有较大的影响;0.48(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3-0.52Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3的压电系数、逆压电系数、剩余极化强度都在掺杂量0.3%(摩尔分数)Ta_2O_5最优,综合性能为d_(33)为489 pC/N,2 kV/mm下逆压电系数高达657 pm/V,1 kV/mm下P_r为9.61μC/cm~2,E_c为0.237 kV/mm。     

磁控溅射镀膜中工作气压对沉积速率的影响

沉积速率是磁控溅射镀膜技术中的一项重要指标,它由许多因素决定.为了定性地了解沉积速率与工作气压之间的关系,通过实验测定了不同工作气压下的沉积速率,发现存在一个最大值,并对应有一个最佳工作气压.运用气体放电理论对这一现象进行了分析.这个结论为提高薄膜制备效率指明了方向,并为进一步建立沉积速率与工作气压之间的数学模型打下了基础.     

Ta_2O_5薄膜制备的研究现状及进展

Ta2O5薄膜具有很好的电学性能和光学性能,制备方法种类繁多,如溶胶-凝胶法(Sol-gel)、化学气相沉积法、电子束蒸发技术、溅射法、Ta层阳极氧化或热氧化法、离子辅助沉积法(IBAD)、原子层沉积法(ALD)等。评述了现有各种制备方法的优缺点,综述了Ta2O5薄膜各种方法制备的条件、薄膜的功能性质等,并评析了金属有机化合物为前驱体制备性能优良的Ta2O5薄膜的前景。     

工作气压对磁控溅射ZAO薄膜性能的影响

工作气压在ZnO∶Al(ZAO)薄膜制备过程中是一个重要的工艺参数,直接决定着薄膜的性能。本文利用中频交流磁控溅射方法,采用氧化锌铝(ZnO与Al2O3的质量比为98∶2)陶瓷靶材,在基体温度为250℃,工作气压范围为0.2～8.0Pa条件下,制备了ZAO薄膜。利用X射线衍射仪和原子力显微镜对薄膜的结构和形貌进行了分析和观察,利用分光光度计和霍尔测试仪测量了薄膜的光学和电学性能,研究了制备薄膜时不同的工作气压(氩气压力PAr)对薄膜的结构、形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明:随着工作气压的增加,薄膜的电阻率先略有下降然后上升,相应地,载流子浓度和迁移率先略有上升然后下降,而可见光谱平均透过率保持在80%以上。当基体温度为250℃,氩气压力为0.8Pa时,薄膜的电阻率最低,为4.6×10-4Ω·cm,方块电阻为32Ω时,在范围为490～600nm的可见光谱内的平均透过率可达90.0%。     

晶粒取向及氧化电压对阳极氧化Ta_2O_5纳米管形貌的影响

以(110)和(111)取向单晶钽片为原材料在体积比为9:1的浓H_2SO_4和HF电解液中保持电压为30 V阳极氧化1 min制备Ta_2O_5纳米管。对比在(110)和(111)取向单晶上制备的Ta_2O_5纳米管的扫描电子显微镜(SEM)图像,研究晶粒取向对阳极氧化Ta_2O_5纳米管形貌的影响。在相同电解液体系下将两种不同取向单晶分别在电压为5 V、15 V、25 V、35 V的条件下氧化30 s,研究氧化电压对Ta_2O_5纳米管形貌的影响。研究结果表明:(111)取向更有利于Ta_2O_5纳米管的生长其管长约为6.28μm,Ta_2O_5纳米管的顶部抱团成簇纳米管外部粗糙似竹节;(1 10)取向制备的Ta_2O_5纳米管开口好外管壁光滑,管长约为3.71μm;Ta_2O_5纳米管的管长及管径与氧化电压呈正相关,且(111)单晶生长的Ta_2O_5纳米管管长及管径大于(110)单晶生长的纳米管。Ta_2O_5纳米管的生长具有取向相关性,主要受原子排列密度的影响,原子排列密度越大,其纳米管的生长速率越小,故Ta_2O_5纳米管管长越短,管径越小。     

温度对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流)反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为42.6sccm,氧流量为15sccm,溅射时间为30分钟的条件下,通过控制温度改变TiO2薄膜的光学性质.应用n&k Analyzer 1200测量,当温度增加时薄膜的平均反射率降低同时反射低谷向长波方向移动;温度对消光系数k影响不大;当温度低于180℃薄膜的折射率变化不大,当温度达到240℃左右时薄膜的折射率明显降低.通过XRD和SEM表征发现,随着温度的增加TiO2的晶体结构由混晶变为单一的锐钛矿相,薄膜表面的颗粒由多变少,表面形貌由粗糙多孔变得细腻平滑.     

工作气压对磁控溅射TaN薄膜微结构和性能的影响

采用反应磁控溅射技术在Al2O3陶瓷基底上制备了一系列不同工作气压的TaN薄膜.分别利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪、划痕仪和四探针电阻计研究不同工作气压对TaN薄膜的微观结构、粗糙度、沉积速率、膜?基结合力、电学性能的影响.结果表明,磁控溅射TaN薄膜主要为fccδ?TaN晶体结构;在工作气压为0.4 Pa时,TaN薄膜的膜?基结合力和沉积速率最高、导电性和致密度最好,其结合力、沉积速率、方阻值和粗糙度分别为53.2 N、4.28 nm/min、45.06Ω/□和1.09 nm.     

氧分压对反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响

从氧空位、表面粗糙度及晶界三方面,讨论了氧分压对射频反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响.结果表明,随氧分压增大,氧空位的减少使单斜相逐渐占优,缺氧状况的改善使薄膜透射率逐渐升高;高氧分压下,出现颗粒聚集现象,表面粗糙度大幅增加及晶粒的聚集长大,使薄膜透射率下降.     

基体温度对磁控溅射沉积ZAO薄膜性能的影响

利用中频交流磁控溅射方法 ,采用氧化锌铝陶瓷靶材 [w(ZnO) =98%、w(Al2 O3 ) =2 % ]制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜 ,观察了基体温度对ZAO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响 ,采用X射线衍射仪对薄膜的结构进行了分析 ,采用光学分度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性 ,采用霍尔测试仪测量了薄膜的载流子浓度和霍尔迁移率。结果表明 :沉积薄膜时的基体温度对薄膜的结构、结晶状况、可见光透射率以及导电性有较大的影响。当基体温度为 2 5 0℃ ,Ar分压为 0 8Pa时 ,薄膜的最低电阻率为 4 6× 10 -4Ω·cm ,方块电阻为 35Ω时 ,可见光 (λ =5 5 0nm)透射率高达 92 0 %。     

偏压对磁控溅射沉积铌膜表面性能的影响

利用直流磁控溅射在钢基体上沉积了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和电化学分析仪研究了不同偏压下铌膜表面形貌、相结构以及耐蚀性。实验结果表明：在低于300V偏压下,偏压的变化并没有使得铌膜的晶体结构发生改变,但对铌膜的表面形貌影响很大。随着偏压的提高,Nb膜表面先变得平坦,晶粒细小致密,孔隙减少;偏压升到300V时,晶粒粗大,膜层变得疏松。偏压的增大使得铌膜的显微硬度和结合力相应提高。150V偏压下沉积得到的铌膜耐蚀性最为出色,这主要缘于其较低的孔隙率和高的膜基结合力。     

N2、Ar气体对磁控溅射沉积掩膜铬膜性能的影响

研究了真空直流磁控溅射下分别充N2、Ar气体对铬版成膜性能的影响,对两种膜层光密度、厚度、表面微结构形貌以及成分进行测试分析,膜层成分分析表明这两种气体仅充当了工作气体;综合研究结果表明:在相同条件时,经两种气体作用的膜层其光密度出现很大差异的主要原因是由于气体的不同质量引起膜层沉积速率的不同,本文研究结果对制取预定光密度和良好蚀刻线条边缘的铬版具有非常重要的实用价值.     

能量过滤磁控溅射技术制备TiO_2薄膜光学性能的均一性研究

采用直流磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术在玻璃衬底上制备TiO_2薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、椭圆偏振光谱仪等对薄膜的性能进行表征和分析。结果表明EFMS技术制备的TiO_2薄膜在较大面积上结晶性能以及光学性能的均一性均得到改善。     

靶基距对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流)反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为42.6 sccm,氧流量为15 sccm,溅射时间为30 min的条件下,通过控制靶基距改变TiO2薄膜的光学性质.应用n&k Analyzer 1200测量,当靶基距增加时薄膜的平均反射率降低,同时反射低谷先短波后长波之后再短波;靶基距对消光系数k影响较大;随着靶基距的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势,但当靶基距达到一定的量值时折射率的变化趋于稳定.通过XRD和SEM表征发现,随着靶基距的增加TiO2的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变,薄膜表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密.     

沉积气压对相变域硅薄膜性能的影响

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF-PECVD）法,成功制备出一系列从非晶到微晶过渡区域的硅薄膜。研究了气体压强对样品的微结构、光电特性、输运性质以及沉积速率的调控作用。结果表明,增大沉积气压可以提高材料的光敏性及沉积速率,但材料的结构有序度以及输运特性变差。