氧化钒薄膜的制备技术及特性研究

采用直流反应磁控溅射法,通过精确控制反应溅射电压优化了氧化钒薄膜的制备工艺.对制备的氧化钒薄膜,利用四探针测试仪检测了薄膜的方阻和方阻温度系数,用X射线光电子能谱(XPS)仪和原子力显微镜(AFM)对薄膜的钒氧原子比和薄膜的微观形貌分别进行了分析和表征.实验结果表明,利用精确控制反应溅射电压法生长出的氧化钒薄膜的性能得到了进一步的提高.     

氧化钒薄膜的厚度对薄膜电学特性的影响

利用直流反应磁控溅射法在表面覆盖有Si3N4薄膜的Si(100)基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜.用光谱式椭偏仪对薄膜的厚度进行了测试.采用四探针测试系统对制备的薄膜进行了方阻和方阻温度系数的分析,发现薄膜的厚度对薄膜的电学特性有很大的影响.实验结果表明氧化钒薄膜的厚度调整可作为调控氧化钒薄膜性能的一种重要工艺手段.     

氩流量对氧化钒薄膜直流磁控溅射制备的影响

在氧化钒薄膜的直流磁控溅射制备中,氩流量是影响沉膜工艺以及薄膜织构和性能的重要因素之一.从氧化钒薄膜制备角度出发,研究了纯氩环境以及氧流量恒定的氩氧混合环境中溅射电压和薄膜沉积速率随氩流量的变化.实验结果有助于对氧化钒薄膜制备工艺进行优化,为氩气流量的选择提供参考.     

氮化钽薄膜的制备及其血液相容性研究

本文利用磁控反应溅射技术制备氮化钽薄膜，对磁控反应溅射制备氮化钽薄膜的工艺参数（包括氮分压比、加热温度、溅射压力、溅射电流）用正交设计进行优化。研究表明，影响氮化钽薄膜结合力的主要因素为溅射压力和加热温度，氮分压比、溅射电流为次要因素；氮分压对氮化钽薄膜的硬度影响较大。动态凝血及血小板粘附实验研究表明，氮化钽薄膜的血液相容性性能优于热解碳（LTIC）。     

电压对中频脉冲非平衡磁控溅射类金刚石薄膜结构与性能的影响

制备参数对类金刚石(DLC)薄膜的性能和结构有显著影响。利用中频脉冲非平衡磁控溅射新技术制备了DLC薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪、光谱型椭偏仪研究了溅射电压对DLC薄膜微观结构、力学性能和光学性能的影响。结果表明:当溅射电压由550 V增加到750 V时,DLC薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而增加,当溅射电压超过750 V时,薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而减少;DLC薄膜的纳米硬度、折射率均随溅射电压的增加先增加而后减小,溅射电压为750 V时制备薄膜的纳米硬度及折射率最大。     

红外微测辐射热计用纳米氧化钒薄膜的制备和性能研究

具有优异热敏性能的氧化钒薄膜材料是红外测辐射热计的首选热敏电阻材料，合适的薄膜电阻及高温度电阻系数的氧化钒薄膜的制备是实现高探测率红外测辐射热计的保证．利用新型对靶反应磁控溅射工艺制备了具有纳米颗粒的氧化钒薄膜材料，确定了最佳工艺参数．对其组成、结构和性能进行了分析，原子力显微镜AFM形貌分析表明薄膜具有均匀致密的表面，X射线光电子能谱分析XPS确定了其组成成分主要为V2O5,VO2和少量的V2O3.在常用作微测辐射热计结构层材料的氮化硅基底上，该薄膜材料在室温附近具有合适的薄膜电阻（大约为每方14kΩ）以及高的温度电阻系数（-3．17％／℃），有望适用于非致冷红外测辐射热计探测器．     

磁控溅射工艺参数对ZAO薄膜性能的影响

通过磁控溅射氧化铝锌陶瓷靶材的方法在玻璃基片上制备ZAO薄膜,研究了溅射电流、溅射气压、基片温度对ZAO膜电学及光学性能的影响,使用X射线衍射仪分析了薄膜相结构,使用台阶仪测试薄膜厚度,使用四探针方阻仪测试薄膜电阻率,采用紫外可见分光光度计测试薄膜透过率。结果表明:溅射电流增加可以改善ZAO薄膜的透过率与电阻率;溅射气压对薄膜的结晶性和透过率影响不大,但电阻率会随溅射气压的增大而上升;基体温度升高可以提高AZO薄膜的透过率与电导率。     

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.     

氧化钒薄膜成分及价态的深度刻蚀分析

采用直流反应磁控溅射法制备了厚度为500nm的氧化钒薄膜.采用X射线光电子能谱仪对制得的氧化钒薄膜进行了深度刻蚀分析.结果表明,随薄膜刻蚀深度的增加,薄膜内的氧钒比及钒离子价态发生了递变,当薄膜刻蚀深度小于80nm时,这一递变趋势尤为明显.认为这与氧化钒薄膜中各价态钒氧化合物的稳定性和薄膜的制备工艺密切相关.     

溅射电压对高功率脉冲磁控溅射Cu箔微观结构及性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）工艺制备出铜（Cu）箔，研究了溅射电压对Cu箔微观结构和性能的影响。结果表明：在溅射电压700～950V范围内，Cu箔均呈现出明显的（111）晶面择优取向，其晶粒尺寸在27.7～36.5nm之间，相对密度在96.1%～98.5%之间，明显优于普通直流磁控溅射制备的Cu箔；随着溅射电压的增大，Cu箔由韧性逐渐向脆性转变，其电阻率逐渐降低至2.38μΩ·cm，接近纯Cu的本体电阻率。     

一种双真空室结构磁控溅射台的研制

本文研制了一种较高档的磁控溅射镀膜设备,用于微电子器件规模化生产过程中的基片表面镀膜.该设备采用双真空室结构,使溅射室始终维持较高的真空度和洁净度,提高镀膜质量和镀膜效率.环绕溅射室设计了3个直流靶和1个射频靶,能够溅射金属膜、介质膜、混合物和化合物薄膜.文中详述了该设备的设计原理、总体结构及工艺控制方法.该磁控溅射台已开发成功并投入使用,替代了同类进口设备.     

溅射沉积技术的发展及其现状

论述了溅射沉积薄膜技术的发展历程及其目前的研究应用状况.二极溅射应用于薄膜制备,揭开了溅射沉积技术的序幕,磁控溅射促使溅射沉积技术进入实质的工业化应用,并通过控制磁控靶磁场的分布方式和增加磁控靶数量,进一步发展为非平衡磁控溅射、多靶闭合式非平衡磁控溅射等,拓宽了应用范围.射频、脉冲电源尤其是脉冲电源在溅射技术中的使用极大地延伸了溅射沉积技术的应用范围.     

反应磁控溅射的进展

反应磁控溅射被广泛应用于制备化合物薄膜。本文分析了反应磁控溅射中迟滞效应、靶中毒与打火现象,讨论了提高反应磁控溅射沉积速率、抑制靶面打火与保持溅射过程稳定性的途径。在阐述了近年来反应磁控溅射量新研发进展的基础上,介绍了中频溅射在减反膜、高反膜和低辐射率膜工业化生产中的应用。     

Sm—Fe—Ti薄膜磁体的制备和分析

对于在加热基片上直接晶化的溅射薄膜,就溅射参数作了系统的实验研究,如基片温度、溅射气体压、力、沉积速率及靶与基体间距等。在直接晶化的薄膜中,主相为2-17相,还有几种其他的结晶相,视温度和成份而变。     

磁控溅射膜厚均匀性与靶-基距关系的研究

从理论上分析了平面磁控溅射靶沉积薄膜的厚度均匀性.根据磁控溅射阴极靶刻蚀的实际测量数据,建立了靶的刻蚀速率方程,以此为依据,对膜厚均匀性的有关公式进行了讨论.采用计算机计算了基片处于不同靶-基距时,膜厚均匀性的分布.研究结果表明,随着靶基距的增加,膜厚均匀性逐渐变好.在同样的靶基距下,沿靶长度方向的均匀性明显优于宽度方向.最后,通过实验证实了上述结论.     

Magnetron sputtering - Milestones of 30 years

Since the introduction of the planar magnetron by J.S. Chapin in 1974 magnetron sputtering has become the most important technology for the deposition of thin films. Today it has conquered all industrial branches needing high-quality coatings for realization of new or improvement of existing products. The magnetron cathode combines the advantages of economic deposition even on large areas and the ability to coat very temperature sensitive plastic substrates. Main problems like poor target material utilization of the planar magnetron or process instabilities during deposition of highly insulating films have been solved by many innovations during the past 30 years. Novel films with even better quality seem to be possible with “High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS)”. New attempts to increase sputter yield and thus film growth rate are “Sputter Yield Amplification (SYA)” or sputtering from hot targets. This paper gives a brief review on important milestones of the past three decades and outlines some ongoing developments.     

中频反应磁控溅射沉积Al2O3薄膜中迟滞回线的研究

采用中频磁控反应溅射工艺进行氧化铝薄膜的沉积实验,对该工艺过程中溅射电压和沉积速率与氧流量的“迟滞回线”现象进行了研究。通过对实验现象的分析讨论,解释了薄膜沉积速率变化的原因。     

Studies of medium frequency high power density magnetron sputtering discharges

Optical emission spectroscopy and Langmuir probe have been used to study the power dependence of medium frequency, 100 kHz, pulsed magnetron sputtering discharge. Copper target was sputtered in the argon atmosphere. The examined power ranged from 0.5 to 4.5 kW which gave an average power density on target surface from 25 to 115 W/cm². Optical spectroscopy did not reveal any significant changes of copper ion contribution to the sputtering process. The electron temperature and plasma potential changed a little with applied power. The electron density depended linearly on the sputtering power.     

溅射功率对Ca2Si薄膜性质的影响

采用射频磁控溅射技术在Si（100）衬底上沉积了si-ca-si薄膜，并在高真空条件下对样品进行退火处理，直接生成立方相Ca2Si薄膜。研究了不同溅射功率对薄膜的晶体结构、表面（断面）形貌的影响，并对其光学性质进行了测试分析。结果表明：Ca2Si薄膜为立方结构且具有沿（111）向择优生长的特性，当溅射功率为120W时，Ca2Si薄膜变的均匀、致密，在400-800nm波长范围内，溅射功率对折射率n和吸收系数k的影响较小。     

Mg2Si薄膜的磁控溅射制备及表征

采用直流磁控溅射的方法在Si(100)衬底上制备了Mg2Si外延半导体薄膜。通过XRD和FESEM对Mg2Si薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征,分析了溅射功率对Mg2Si薄膜制备的影响,得到了Mg2Si薄膜在不同溅射功率下的外延生长特性。结果表明,在Si(100)衬底上,Mg2Si薄膜具有(220)的择优生长特性,并且在50~80W的溅射功率范围内,随着溅射功率的增加,Mg2Si外延薄膜的衍射峰强度逐渐增强。