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.     

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.     

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.     

非晶硅薄膜的沉积速率研究

利用PECVD方法在硅片上制备了非晶硅薄膜,通过正交实验得出影响薄膜沉积速率和折射率的主要参数为气体流量和射频功率,分别研究了这两个参数对沉积速率和折射率的影响.结果表明当气体流量低于240sccm时,薄膜沉积速率随气体流量增加而增加,而折射率则随之减小;当流量大于240sccm时,沉积速率出现饱和,折射率的变化并不明显.当射频功率低于120W时,薄膜沉积速率随着功率的提高而增大,而折射率则随之减小;当功率大于120W并进一步提高时,沉积速率成下降趋势,折射率则随之增大.     

直流反应磁控溅射相关工艺条件对TiO2薄膜反射率性质的影响

应用直流反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,利用n&k仪对薄膜的反射率进行检测,结果表明TiO2薄膜可以作为太阳电池减反射薄膜应用,并且通过改变工艺条件可以调控薄膜的反射低谷.当总压强为2×10-1Pa、O2流量为15 sccm、靶基距为190 mm、温度为60℃的条件下制备的TiO2薄膜的减反射效果最好.     

射频磁控溅射室温下制备ITO薄膜的光学性能研究

靶材为铟锡氧化物(In2O3:SnO2=1:1),用射频磁控溅射法在低温下制备了光电性能优良的ITO薄膜.质量流量计调节Ar气压强为0.2～3.0Pa,氧流量为0～10sccm,并详细探讨了溅射时氩气压强和氧流量变化对ITO薄膜光学性能的影响.结果表明:溅射Ar气压强为0.8Pa,氧流量为2.4sccm时,薄膜的折射率最低n=1.97,较接近增透膜的光学匹配.薄膜厚度为241.5nm时,薄膜的最大透过率为89.4%(包括玻璃基体),方阻为75.9Ω/□,电导率为8.8×10-4Ω·cm.     

磁控溅射TiAlNO薄膜的结构与力学性能

采用独立的Ti靶和Al靶,用射频反应磁控溅射方法,逐步控制氧流量在高速钢（W18Cr4V）基体上沉积了一系列具有不同氧含量的TiAlNO薄膜。研究了氧流量对薄膜组织结构、硬度和摩擦性能的影响。结果表明,在（Ti,Al）N中加入氧形成由（Ti,Al）（N,O）纳米晶和（TiO2,Al2O3）非晶组成的复合结构。随着氧流量的增加,薄膜中晶体相晶格常数逐步减小,其取向则逐步从（111）为主转变为（111）和（200）混合。同时薄膜硬度缓慢地下降,摩擦系数和磨损量先减少后增大,在氧流量为0．9sccm时达到最小值。研究同时表明,当氧流量为0．9sccm时薄膜具有最小摩擦系数和高耐磨性,同时保持了高硬度,综合性能最好。     

气流场强度对直流磁控溅射ZAO薄膜性能的影响

用含2%Al的Zn/Al合金靶材,在不同气流场强度下使用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZAO(ZnO:Al)透明导电薄膜样品.定义气流场强度等于总气流量除以总气压.结果表明:气流场强度的大小对ZAO薄膜的表面形貌和电导率有较大影响,对可见光的透射率影响不大.在Ar气压强为0.3Pa,流量为22sccm,O2气压强为0.08Pa,流量为10sccm,气流场强度约为84sccm/Pa时制备ZAO薄膜的最低电阻率为4.2×10-4Ω·cm,可见光透射率为90%.     

TiO_2/ZrO_2复合薄膜的制备及工艺参数对薄膜折射率的影响

采用电子束蒸发混合膜料的方法制备了TiO2/ZrO2复合薄膜,研究了工艺条件(气体流量、沉积速率、基片温度、组份比)对其光学特性的影响。采用椭偏法测量了薄膜的折射率,分析了不同配比复合薄膜的色散特性,得出工艺参数与薄膜光学性能的相互关系,实现了不同折射率的配比。研究结果表明,无论TiO2/ZrO2摩尔比为1:1,1:2还是2:1,其折射率均随沉积温度的升高而增大,但温度升高致使薄膜折射率变化的幅度不大;复合薄膜的折射率随真空度的降低而降低;随着束流从100到160mA增加,复合薄膜的折射率从2.1699到2.2439略微增加;当TiO2/ZrO2比例分别为1:2,1:1和2:1时,薄膜的折射率相应为2.0886,2.1436和2.2584(d光),表明采用工艺优化和蒸镀混合膜料的方法实现折射率的配比仍然是一种行之有效的方法。     

太阳电池用非晶碳薄膜在黑硅衬底上的生长

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在黑硅和抛光单晶硅片衬底上生长非晶碳薄膜,其中变量为CH4流量,分别为10sccm、14sccm、18sccm、22sccm、26sccm.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱表征了非晶碳薄膜的结构和形貌特征.结果表明,在650℃时随着CH4流量的逐渐增加,在平整的非晶碳薄膜上C-C的sp2相团簇颗粒的直径逐渐变大.AFM测试结果显示,非晶碳薄膜表面的平均粗糙度(Ra)为0.494nm.     

A novel approach for codoping in ZnO by AlN

In the present work, we have illustrated a new idea of codoping in ZnO with AlN as codopant to achieve p-ZnO. ZnO films doped with different concentrations of AlN were grown by RF magnetron sputtering. The AlN doped ZnO (ANZO) films grown on sapphire substrate were subjected to X-ray diffraction (XRD), reflectance measurements, Hall measurements, atomic force microscopy (AFM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis. XRD analysis reveals that all films have grown in the form of hexagonal wurtzite structure with (002) preferential orientation. The FWHM of (002) peak decreases till 1 mol% of AlN and increases for further addition of AlN indicating the incorporation of more impurities (dopants). The reflectance measurements suggest that the reflectance decreases at lower concentration and increases above 1 mol% of AlN in the visible region ranging from 400 to 800 nm. Hall measurements show that all the films are n-type. The electron concentration increases initially and then decreases for further addition of AlN (>1 mol%) suggesting the incorporation of nitrogen into the film at higher concentrations of AlN. The presence of N in the films is further confirmed by EDS analysis. The rms surface roughness measured by AFM decreases exponentially with dopant concentration. The figure of merit increases upon codoping with AlN.     

电化学方法制备单一稀土金属钆薄膜

研究室温下在熔盐体系中用电沉积方法于铜基体上沉积单一金属钆,分析了沉积液中主盐的含量、电流密度、电沉积时间及沉积液的pH值选择等工艺参数对沉积薄膜的形貌和金属Gd含量的影响.经X射线能谱仪(EDS)测定,其中Gd的质量分数为93.56%;经扫描电子显微镜(SEM)观察所得沉积薄膜为均匀、光滑、致密的银白色沉积膜;经X射线衍射仪(XRD)分析,所得沉积薄膜的晶体结构为立方晶;通过X射线光电子能谱仪(XPS)对沉积薄膜表面价态分析,证明所得沉积薄膜为单一稀土金属钆.用聚乙烯醇保护膜涂覆可以使稀土沉积薄膜免于氧化.     

Influence of the metal film thickness on the sensitivity of surface plasmon resonance biosensors

The influence of the metal film thickness (i.e., the chromium adhesion promoting film and the gold film) on the sensitivity of surface plasmon resonance (SPR) signals (i.e., resonance angle shift and reflectance change) towards the thickness variation of the nonabsorbing dielectric film is investigated. The sensitivity of reflectance change decreases when a thick chromium film or a thin gold film is employed. Its linear range becomes narrower as the thickness of the metal films increases. The sensitivity and linear range of the resonance angle shift are not affected by the thickness variation of the metal films. The phenomena were theoretically explained based on the attenuated total reflection (ATR) generated evanescent field at the prism/metal interface and the SPR-generated evanescent field at the metal/dielectric interface.     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。     

Ar Pressure Dependence of the Properties of Molybdenum-doped ZnO Films Grown by RF Magnetron Sputtering

Transparent conducting oxide film of molybdenum-doped zinc oxide （MZO） with high transparency and relatively low resistivity was prepared by RF （radio frequency） magnetron sputtering at room temperature. The structural, electrical, and optical properties of the films deposited under different Ar pressure were investigated.XRD （X-ray diffraction） patterns show that the nature of the films is polycrystalline with a hexagonal structure and a preferred orientation along the c-axis. The resistivity increases as Ar pressure increases. The lowest range exceeds 88% for all the samples. The optical band gap decreases from 3.27 to 3.15 eV with increasing Ar pressure from 0.6 to 3.0 Pa.     

钛合金表面非平衡磁控溅射制备氮化钛薄膜性能研究

本文利用非平衡磁控溅射技术，通过改变薄膜沉积时氮气和氩气分压比（PN／PAr）和靶基距，在Si（100）和钛合金（Ti6A14V）基体上制备了氮化钛薄膜。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、HXD-1000显微硬度仪和（CSEM）销盘摩擦磨损实验机对氮化钛薄膜的晶体结构、断面形貌、显微硬度和耐磨性进行了表征。研究发现，利用非平衡磁控溅射制备出致密的氮化钛薄膜，PN／PAr较小时，氮化钛薄膜中存在Ti2N相，Ti2N能够提高薄膜的硬度与耐磨性，随着N2／Ar的提高，薄膜硬度、耐磨性提高，当PN／PAr达到0．1时，随着N2／Ar的提高，薄膜硬度、耐磨性降低。结果表明，在钛合金表面制备氮化钛薄膜可以显著提高钛合金表面硬度与耐磨性，在改善用于人工心脏瓣膜的力学性能，提高人工心脏瓣膜的瓣架耐磨性，提高人工心脏瓣膜的寿命方面有较广阔的应用前景。     

氮流量对贫铀表面磁控溅射CrNx薄膜结构与性能的影响

金属铀的化学性质十分活泼, 极易发生氧化腐蚀. 为改善基体的抗腐蚀性能, 采用非平衡磁控溅射技术在金属铀表面制备了不同氮含量的CrN_x薄膜. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射技术(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、动电位极化曲线, 分别研究了薄膜形貌、物相结构、表面元素化学价态及抗腐蚀性能. 结果表明, 当氮流量为10 sccm时薄膜主要为体心立方的α-Cr, 随氮流量的增大, 薄膜转化为六方Cr₂N和立方CrN结构, 其择优取向由Cr(110)转化为Cr₂N(111)及CrN(200), 金属态Cr的含量逐渐减少, 氮化态Cr的含量增多, Cr2p3/2的结合能峰位逐渐向高结合能方向移动. CrN_x薄膜呈纤维状结构, 当氮流量增大到30 sccm时, 生成了Cr₂N的密排结构, 有效改善了薄膜的致密性. 在金属铀表面制备CrNx薄膜后, 自然腐蚀电位增大, 腐蚀电流密度降低, 当氮流量增大到30 sccm时, 薄膜的自然腐蚀电位提高了近550 mV左右, 腐蚀电流密度降低约两个数量级, 有效改善了贫铀表面的抗腐蚀性能.     

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.     

GeSb2Te4薄膜表面形貌及力学性能的分形表征

以不同溅射功率在Si（111）基底上制备了GeSb2Te4薄膜。用原子力显微镜和X射线衍射仪以及高度相关函数法分析了薄膜生长表面形貌的分形维，并用纳米硬度计研究了薄膜表面的力学性能。结果表明，随着溅射功率增大，薄膜表面质量提高，分形维增大，且硬度和弹性上升；但超过一定值后，薄膜表面质量又会降低，分形维也随之减小，硬度和弹性下降。并指出借助分形维数可以优化溅射工艺参数，并能够较好地表征薄膜表面力学性能。     

氧化钒薄膜在玻璃基片上的生长研究

采用直流反应磁控溅射法, 在平整光滑的普通玻璃基片表面沉积了厚度分别为80nm、440nm和1μm的氧化钒薄膜. 采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表面形貌、结构和结晶化的分析表明, 厚度影响着薄膜的颗粒大小和结晶状态, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜的颗粒增大, 晶化增强; 薄膜具有明显的垂直于衬底表面的“柱”状择优生长特征. 对薄膜的方阻和方阻随温度的变化进行了相关分析, 证实了厚度对氧化钒薄膜的电学性能存在明显的影响, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜的方阻减小, 方阻温度系数升高, 薄膜的方阻随温度变化的回线滞宽逐渐增大, 薄膜的金属-半导体相变逐渐趋于明显.