离子束溅射原位淀积高温超导薄膜的机理与实验研究

理论计算了氩离子束溅射Y－Ba－CU－O靶的组分原子溅射率，得出了溅射过程中存在Cu原子溅射率偏低的“择优溅射”效应。通过分析原位形成高温超导薄膜的实现条件，表示出了离子束溅射原位成膜的基本过程。实验上采用分子氧辅助淀积技术，用离子束溅射法原位外延出YBa2Cu3O(7-δ)超导薄膜。讨论了实验条件对薄膜特性的影响。所得到的实验结果与理论分析相一致。     

离子束溅射淀积铬薄膜沉积速率的分布

本文介绍采用石英晶体测厚仪测得铬靶不同方位上的溅射沉积速率,试验结果表明不同方位上的沉积速率为正态分布,其表达式为 y=66exp-(X-74.18)~2/2×2×33.93~2 当溅射入射角为45°时,其分布峰值在74.18°,不在45°的反射方向上。而溅射沉积速率与接收距离平方成反比,其表达式为 y=-45.8+19686.3(1/X)-249430(1/X~2)     

离子束增强沉积VO2多晶薄膜的成膜机理

用离子束增强沉积制备高性能VO2薄膜，在溅射V2O5粉末靶的同时，用氩、氢混合束对沉积膜作高剂量离子注入，然后经500℃以上的退火，获得热电阻温度系数(TCR)高达4％的VO2薄膜。成膜机理是：利用高剂量氩离子注入的损伤效应使V2O5的V—O键断裂；利用注入氢的还原效应将V2O5转换成VO2薄膜；利用混合效应使界面结合牢固、薄膜结构均匀；利用掺杂效应，使氩出现在晶格的间隙位置，产生张应力，降低了薄膜的转换温度；利用轰击效应使薄膜致密，降低了氧空位，减小了晶界宽度，提高了其TCR。     

离子束溅射沉积设备制备薄膜均匀性研究

针对离子束溅射沉积设备薄膜均匀性问题,采用理论分析计算和试验相结合的方法计算了薄膜厚度的分布差异,由此设计出修正板外形.实验结果表明,修正后的薄膜均匀性从32％提高到了1.7％.     

离子束溅射沉积光学薄膜速率分布

本文应用高斯型离子束流强度分布计算了离子束溅射沉积光学薄膜的沉积速率分布,结果表明,沉积速率空间分布偏离余弦分布,峰值位置随溅射离子束入射角改变并受离子束高斯半径的影响。实验结果与之相符。     

氩离子束辅助反应溅射沉积氧化锆薄膜的微观分析

对离子束反应溅射沉积过程中,同时经氩离子束轰击形成的氧化锆薄膜进行了RBS,XPS,TEM及XRD的微观分析。结果表明,在本实验条件下的形成膜体部分为标准化学计量配比的ZrO_2;形成膜由非晶和微晶构成,晶化程度与薄膜沉积用的衬底材料有关;在Al衬底上沉积膜有介稳立方相和单斜相出现;所有沉积膜表面均沾污碳。     

离子束溅射制备氧化物薄膜沉积速率调整方法

采用正交试验设计方法,系统研究了离子束溅射HfO2、Ta2O5 和SiO2 薄膜的沉积速率与工艺参数（基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量）之间的关联性。采用正交表L9（34）设计了9 组实验,采用时间监控的离子束溅射沉积方法,分别制备HfO2、Ta2O5 和SiO2 薄膜,并对三种薄膜的27 个样品采用椭圆偏振法测量并计算物理厚度,继而获得沉积速率。实验结果表明:对Ta2O5 和SiO2 薄膜沉积速率影响的工艺参数相同,影响权重从大到小依次为离子束流、离子束压、氧气流量和基板温度;对 HfO2 薄膜沉积速率影响的工艺参数按权重从大到小依次为离子束流、离子束压、基板温度和氧气流量。研究结果为调整HfO2、Ta2O5 和SiO2 薄膜沉积速率提供了依据。     

离子束增强沉积AlN薄膜的研究

利用离子束增强沉积9IBED）法成功地在Si(100）衬底上合成了大面积均匀的非晶AlN薄膜。XRD和XPS测试结果证实该薄膜为非晶且无单质Al和N2存在,随着Al蒸发速率的提高,N/Al下降,在0.05nm/s及0.10nm/s的蒸发速率下制得的薄膜N／Al分别为0.402:1和0.250:1。SRP测试结果表明,随着Al蒸发速率的提高,表面电阻下降,并助在0.05nm/s的速率下制得的薄均匀致密,表面电阻高于10^8Ω,性能良好,而当蒸发速率≥0.25nm/s时,薄膜绝缘性能迅速下降。AFM分析显示薄膜呈岛状分布,且0.05nm/s制取的样品表面呈鹅卵石密堆积,颗粒均匀,表面比0.10nm/s样品起伏平缓、光滑,薄膜的生长机制可能是三维岛状生长。     

离子束溅射铂膜沉积速率的温度效应

实验研究了离子束溅射铂膜的沉积速率与溅射功率、基片温度之间的关系。结果表明基片温度对沉积速率有明显的影响．沉积速率随基片温度的上升而增大。利用吸附理论对此现象进行了探讨。     

离子束溅射氧化物薄膜的中红外特性

以离子束溅射沉积(IBSD)方法制备了Al2O3、Nb2O5单层膜,用红外可变角度光谱椭圆偏振仪(IR-VASE)测试了薄膜的光学常数。用原子力显微镜(AFM)测量了单层膜的表面形貌及表面粗糙度,计算了单个表面的总积分散射(TIS)。以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料设计并制备了2.7μm高反射膜。最后对单层膜进行了环境实验检测。结果表明,制备的薄膜在中红外波段具有高的折射率和低的消光系数,光滑的表面特性和极低的表面散射损耗;在2.7μm波段没有发现由于水吸收导致的消光系数的增大;制备的反射膜在2.7μm反射率达到了99.63%,接近于理论计算值。薄膜顺利通过了一系列环境实验,显示其优良的环境稳定性。     

离子束溅射宽带吸收薄膜设计与制备技术研究

Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性,可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜,基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法,计算了Si薄膜的光学常数,并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率,设计了吸收率为2%和10%的宽带（1 000~1 400 nm）吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜,对于A=2%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%;对于A=10%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。     

双离子束溅射制备SiNx薄膜的光致发光性质

采用双离子束溅射法制备了SiNx薄膜，用XRD、XPS、FTIR等对薄膜的结构进行了表征，并且分析了样品的光致发光(PL)特性。发现在225nm的紫外光激发下，样品在室温下可发射高强度的可见光，峰位分别位于470nm、520nm和620nm，用能隙态模型讨论了可能的发光机理。     

脉冲溅射技术在氧化铝薄膜沉积中的应用

脉冲溅是一种新型的,用于消除直流反应溅射中异常放电的技术,通过采用金属铝靶和自制的脉冲电源进行了氧化铝薄膜的脉冲磁控反应溅射沉积实验,讨论了脉冲溅射参数对异常放电的抑制效果,以及对氧化铝薄膜的沉积速率和折射率的影响。     

准分子激光溅射法制备高温超导薄膜机理研究的新进展

本文简要介绍准分子激光溅射法制备高温超导薄膜的实验技术。重点阐述了近年来由大量实验研究所揭示出的激光溅射及成膜过程的一些基本特点和规律。同时,对准分子激光制膜保成份蒸镀这一独特优点的机制进行了深入的讨论。     

离子束增强沉积氮化硅薄膜生长及其性能研究

用离子束增强沉积技术合成了氮化硅薄膜并研究了薄膜的组分、性能和结构.结果表明,离子束增强沉积生长的氮化硅薄膜的组分比,可借助于调节氮离子和硅原子到达率之比加以控制.在合适条件下生长的氮化硅薄膜,其红外吸收特征峰在波数为840cm~(-1)附近,光折射率在2.2到2.6之间,其组分为Si_3N_4用RBS、AES、TEM、SEM、ED及扩展电阻,测量和观察生成的氮化硅薄膜的组分深度分布及结构.发现,离子束增强沉积制备的氮化硅薄膜,存在着表面富硅层、氮化硅沉积层及混合过渡层这样的多层结构.薄膜呈球状或方块状堆积.基本上是无定形相,但局部可观察到单晶相的存在.离子束增强沉积制备的氮化硅薄膜中的含氧量比不用离子束辅助沉积的显著减少.     

微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO薄膜

低温沉积薄膜技术在制作先进的微电子学器件和集成多功能传感器方面非常重要。最近,应用微波电子回旋共振(ECR)等离子体溅射法沉积成高性能、高沉积速率和低基片温度的ZnO薄膜。本文叙述应用微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO膜的制法及其性能。