射频磁控溅射中偏压对薄膜污染的影响

薄膜溅射过程中杂质污染问题是影响薄膜质量的重要因素,会造成薄膜的吸收和散射损耗增大、结合力下降,形成针孔等。采用射频磁控溅射沉积氧化铝薄膜时,发现在不同负偏压条件下,真空室内的金属离子会造成不同程度薄膜污染,采用XPS对污染物进行了测试表征,并对污染来源进行了分析,最后得出结论：在较高负偏压条件下真空室器壁金属溅射,是造成镀制氧化铝薄膜的重要污染源。     

磁控溅射TiCN薄膜对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与性能的影响

基于正交试验设计，在铝合金表面磁控溅射沉积TiCN薄膜，采用盐雾腐蚀、电化学腐蚀、硬度测试等探究磁控溅射工艺参数（钛靶功率、碳靶功率、氮氩比）对Al-Cu-Mg-Ag合金硬度与抗腐蚀性能的影响规律，并结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等对其机理进行探讨。结果表明：磁控溅射工艺参数对合金的膜层硬度、盐雾最大腐蚀深度、腐蚀电流密度、膜基结合力的影响顺序分别为：氮氩比>C靶功率>Ti靶功率；C靶功率>氮氩比>Ti靶功率；C靶功率>氮氩比>Ti靶功率；Ti靶功率>C靶功率=氮氩比。C靶功率200 W、Ti靶功率100 W、氮氩比为1：40时，可以获得耐蚀性、硬度和膜基结合力综合性能优良的TiCN膜层。     

基底偏压对BN薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法，在n型(100)Si基底上沉积了氮化硼薄膜(BN)．通过分析电流密度-电场强度曲线，发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压影响很大，基底偏压为-140V时BN薄膜样品场发射特性要好于其它样品，阈值电场低于8V／μm．F-N曲线表明：电子是通过隧道效应克服BN薄膜表面势垒发射到真空的．     

沉积压力对磁控溅射Mg薄膜结构的影响

采用直流磁控溅射方法在氧化锆固体电解质表面制备了Mg金属薄膜,利用XRD和SEM研究了沉积压力（0.9～2.1 Pa）对薄膜形貌和结构的影响.结果表明：随着沉积压力的提高,薄膜结晶程度逐渐变差,晶粒尺寸减小,表面粗糙度增大;薄膜呈（002）择优生长的柱状晶结构,且随着沉积压力的提高薄膜厚度先增加后减小.     

氮气流量对反应磁控溅射制备TiNx薄膜的影响

采用直流磁控溅射法,在S i基底上制备TiNx薄膜。研究了溅射沉积过程中氮气流量对TiNx薄膜生长及性能的影响。研究发现:在其它工艺参数不变的情况下,改变N2流量,薄膜的主要成分是(110)择优取向的四方相Ti2N。随着N2流量的增加,薄膜的厚度逐渐增加,薄膜粗糙度、颗粒尺寸和电阻率     

直流磁控溅射工艺参数对β-FeSi_2薄膜性能的影响

采用室温直流磁控溅射Fe-Si组合靶的方法,经过后续Ar气氛围退火,在单晶Si(111)衬底上生长β-FeSi2薄膜。研究了溅射功率、工作气压、Ar气流量、沉积时间等工艺参数对β-FeSi2薄膜结构特性及电学特性的影响,通过Raman、Hall、X射线衍射(XRD)等测试对其性能进行表征,对工艺参数进行了优化,在溅射功率为80W、工作气压为1.3Pa和Ar气流量为35SCCM时溅射沉积Fe-Si薄膜,不仅可以得到单一相的β-FeSi2,而且薄膜结晶质量较好。最终,在上述实验条件下制备得到的未掺杂的β-FeSi2薄膜是n型导电的,β-FeSi2薄膜中载流子浓度约为3.3×1016cm-3,迁移率为381cm2/Vs。     

衬底及压强对磁控溅射ZnO薄膜表面形貌的影响

在压强为0.5Pa和0.7Pa的情况下,采用磁控溅射法分别在Si及石英玻璃衬底上生长ZnO薄膜。利用原子力显微镜对ZnO薄膜的表面形貌进行观察,研究了压强及衬底对薄膜表面形貌的影响。研究表明:在Si衬底上生长的ZnO薄膜,压强为0.7Pa时比压强为0.5Pa时表面粗糙度要大;在相同溅射气压(0.7Pa)下,Si衬底上得到的ZnO薄膜质量明显优于石英玻璃衬底上的。     

中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能

采用中频非平衡磁控溅射离子镀设备在YG10硬质合金表面制备(Ti_1-xAl_x)N薄膜,运用X线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和材料表面性能测试仪等对薄膜进行表征,分析氮气分压、直流偏压和Al含量对薄膜的力学性能、薄膜成分和组织结构的影响。结果表明:薄膜呈柱状多晶组织,主要组成相为(Ti, Al)N相;随着氮气分压增大,膜层中氮原子增多,而铝、钛原子含量减少,膜层中r_Al/(Al+Ti)与r_(Al+Ti)/N均下降,薄膜(111)晶面取向减弱,(220)和(200)晶面取向增强。力学性能测试表明,随着膜层中的Al含量和直流偏压升高,薄膜硬度、膜厚和膜-基结合力均呈现先升高后降低的趋势,薄膜显微硬度最高2 915 HV,膜-基结合力最高达73 N。     

直流磁控溅射铂电阻薄膜

根据薄膜理论和通过成膜工艺实验,研究了影响铂薄膜电阻温度系数的主要因素。1)对铂靶材料的纯度要求高,含杂质极少;2)淀积薄膜要有一定厚度,通常近于1μm才能有较大的α;3)成膜以后,需经过高温热处理,减少缺陷,结晶化改善。通过大量实验,使用高铝陶瓷基片或微晶玻璃基片,溅射铂薄膜的厚度为800nm,高温热处理1h,可以获得电阻温度系数为3.850×10-3/℃的铂电阻薄膜。     

工艺条件对中频磁控溅射CIGS薄膜的影响

采用铜铟镓硒(CIGS)四元合金靶材,利用中频溅射电源在钠钙玻璃基底上磁控溅射CIGS薄膜。研究了溅射功率及基底温度对CIGS薄膜结构及性能的影响。采用SEM、XRD、UV-Vis及四探针方阻测试仪对CIGS薄膜结构及性能进行了表征。结果表明,随着功率的升高,薄膜晶界明显,晶粒增大,光吸收系数达到105 cm-1数量级;随着基底温度升高到250℃,制备的CIGS吸收层薄膜结晶性最好,晶粒尺寸达到1μm,电阻率3 200Ω·cm,光吸收系数达到0.98×105 cm-1,禁带宽度为1.41eV。     

离轴倾角磁控溅射生长氧化锌薄膜及其物性研究

宽禁带半导体ZnO具有高激子束缚能(60MeV)、低生长温度和低成本等诸多优势,是一种理想的紫外光电材料.作为光电器件的核心部分,薄膜质量是影响器件性能和表现的关键.因此,高质量ZnO薄膜的制备具有重要研究意义.相比于分子束外延和金属有机化学气相沉积等薄膜生长方法,磁控溅射技术具有明显的成本优势,并且适于大尺寸薄膜的生长,是薄膜生长工业中利用率最高的一种技术手段.采用新型共溅射磁控溅射系统,以离轴倾角溅射方式在硅基片上沉积一系列ZnO薄膜,探究了溅射功率和生长气氛等主要工艺参数对ZnO薄膜的形貌、结构和发光等物性的影响.     

AZ31镁合金表面磁控溅射TiO2薄膜的表面特性的研究

利用射频磁控溅射工艺在AZ31镁合金表面溅射了TiO₂薄膜,并对薄膜的特性进行了研究。扫描电镜观察显示制备态的TiO₂薄膜结构致密,表面无缺陷。对薄膜经过200℃保温30分钟、常温冷却或者85℃保持一小时后放到常温保持15分钟,连续实施4次该操作的两种热处理工艺后,观察到薄膜表面致密结构没有发生变化,表面也没有缺陷生成。这表明了薄膜具有热稳定性。薄膜表面硬度特性研究表明薄膜表面的显微硬度为1.51 GPa。最后,研究了表面镀有TiO₂薄膜的AZ31镁合金在模拟人体体液环境下的腐蚀（降解）特性。结果表明,在7天腐蚀过程中,AZ31镁合金基底没有被腐蚀,因此TiO₂薄膜对AZ31镁合金基底具有很好的保护作用。     

射频磁控溅射AlN薄膜的场发射性能研究

氮化铝(Al N)是一种宽禁带深紫外半导体材料,其良好的性能可作为紫外固态光源。采用射频磁控溅射法,在p型Si(100)衬底上制备了Al N薄膜。通过X射线衍射分析(XRD)、紫外-可见光光谱(UV-Vis)、场发射测试对制备的Al N薄膜进行了测试分析,针对薄膜生长特性对光吸收的影响及其场发射性能进行了研究。结果显示:在Si衬底上成功的制备了高度(002)取向的Al N薄膜,薄膜在230~250nm间有强紫外吸收,阈值电场为6.39V/μm。场发射测试结果表明,磁控溅射法制备的Al N薄膜具备良好的场发射性。     

基体表面状态对直流磁控溅射铬膜附着性的影响

在锆合金基体上制备直流磁控溅射铬膜，研究了基体宏观粗糙度、膜层沉积前的离子轰击对膜感附着性的影响，以探讨利用铬膜改善锆合金耐蚀性的可能性。实验中，使用扫描电镜(SEM)观察了界面形貌及Zr、Cr的界面分布，用划痕法测定了铬膜的附着性，结果表明：锆／铬界面结合良好，边界清晰，成分升降区依界面形貌不同而有差异；实验获得的铬膜附着性均超过20N；在本文条件下，机械锁紧力对附着性有重要影响；基体宏观粗糙度的增加对附着性无明显影响，但表面轻微粗化有利于膜的附着性；溅射前的基体离子轰击有利于提高铬膜与基体的附着力，但轰击时间过长并无意义。     

射频磁控溅射制备类金刚石薄膜

采用射频磁控溅射法在Si和Ti合金基体上沉积出类金刚石(DLC)薄膜.利用拉曼光谱仪、划痕仪和扫描电子显微镜分析了DLC薄膜的结构、膜基附着力和表面形貌.结果表明:射频磁控溅射法能够制备出表面平整、结构致密的DLC薄膜;同时基体材料的不同不会影响DLC薄膜的键合结构,Si基体上涂层附着力为30N,Ti基体上膜基结合力大于40 N.     

射频磁控溅射SiO2薄膜的制备与性能研究

采用磁控射频反应溅射法在单晶硅片上制备了二氧化硅薄膜。研究了制备工艺对薄膜沉积速率、表面形貌、折射率和电击穿场强的影响。结果表明：薄膜的沉积速率随氧分压的增加先急剧减小，稍有增加后再缓慢减小，而随溅射功率的增加几乎呈线性增长；薄膜表面均匀，平均粗糙度分别为1．740nm（100W）和2．914nm（300W），有随溅射功率的增加而增加的趋势；薄膜的折射率随着溅射气氛中氧气含量的增加而增加，最后稳定于1．46不变；薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先缓慢增加，然后缓慢减小，通过800℃／100s的快速热处理，薄膜的电击穿场强明显升高。     

Photocatalytic Activities of Amorphous TiO2-Cr Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering

Chrome-doped titanium oxide films were prepared by reactive magnetron sputtering method. The films deposited on glass slides at room temperature were investigated by atom force microscope, X-ray diffractometer, X-ray photoelectron spectroscopy, UV-Vis spectrophotometer,the photoluminescence (PL) and ellipse polarization apparatus. The results indicate that TiO2-Cr film exists in the form of amorphous. The prepared films possess a band gap of less than 3.20 eV, and a new absorption peak. The films, irradiated for 5 h under UV light, exhibit excellent photocatalytic activities with the optimum decomposition rate at 98.5% for methylene blue. Consequently, the thickness threshold on these films is 114 nm, at which the rate of photodegradation is 95% in 5 h. When the thickness is over 114 nm, the rate of photodegradation becomes stable. This result is completely different from that of crystalloid TiO2 thin film.