TiO_2磁控溅射工艺参数对薄膜沉积速率的影响

为了经济、有效、准确地在线测量光学薄膜厚度,采用射频磁控反应溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜。用自制的简易监测系统对TiO2薄膜在生长过程中的沉积速率进行了即时测量,研究了射频功率、气体流量、工作气压等工艺参数对TiO2薄膜沉积速率的影响规律。结果表明:沉积速率监测系统对膜厚变化反应灵敏,能够实时监测薄膜生长速率;溅射过程中,射频功率、氧氩流量比和工作气压对薄膜沉积速率有较大的影响,射频功率从120 W增加到240 W,薄膜沉积速率增加;氧气流量从1 mL/min增加到5 mL/min,薄膜沉积速率先逐渐增大后减小,存在一个临界点;工作气压从0.3 Pa增加到0.8 Pa,薄膜沉积速率缓慢增加,但临界点后迅速下降。     

射频磁控反应溅射制备Al2O3薄膜的工艺研究

采用射频磁控反应溅射法,以高纯Al为靶材,高纯O2为反应气体,在不锈钢和单晶Si基片上成功地制备了氧化铝(Al2O3)薄膜,并对氧化铝薄膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究.结果表明,沉积速率随着射频功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大;随着溅射气压的增加,沉积速率先增大,在一定气压时达到峰值后继续随气压增大而减小,同时随着靶基距的增大而减小;随着氧气流量的不断增加,靶面溅射的物质从金属态过渡到氧化物态,沉积速率也随之不断降低.X射线衍射图谱表明薄膜结构为非晶态;用原子力显微镜对薄膜表面形貌观察,薄膜微结构为柱状.     

反应RF磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗

在氧气和氩气的混合气氛中 ,利用反应射频磁控溅射铝靶制备了非晶氧化铝薄膜 ,其直流介电强度为 3～ 4MV/cm。当固定氩气流量 (压力 ) ,改变氧分压时 ,薄膜沉积速率先减小 ,再增大 ,然后又减小。适当的低工作气压和溅射功率下 ,薄膜的介电损耗可以达到 0 4% ,小于已报道的关于非晶氧化铝薄膜的损耗。从 1 0 0Hz到 5MHz,所有的样品均未显示出可见的极化弛豫引起的损耗峰     

ZnO/SiO2复合薄膜的制备及其阻隔性能研究

目的为了进一步提高氧化锌(ZnO)沉积复合薄膜对氧气的阻隔能力,探索其应用于食品和药品包装材料的可行性。方法采用射频磁控溅射技术(RF),以ZnO和二氧化硅(SiO2)为靶材,在PET塑料表面同时沉积,制备ZnO/SiO2复合薄膜包装材料,并详细分析SiO2的引入对ZnO沉积膜微观结构和阻隔能力的影响,优化ZnO/SiO2的制备工艺。结果SiO2的引入,使ZnO纳米颗粒的形状由片状燕麦变成了球形,当功率密度比PSiO2/PZnO为0.67,氩气流量为20 mL/min,沉积时间为20 min,工作气压为0.5 Pa时,ZnO/SiO2复合薄膜的氧气透过率降低为0.462 mL/(m^2·d),水蒸气透过率有所增加,为0.367 g/(m^2·d)。结论引入合适比例的SiO2,可有效提升ZnO沉积层对氧气渗入的阻隔能力,但SiO2引入量过高时,会加剧纳米裂纹,对复合薄膜的阻隔能力不利。     

ZnO 薄膜包装材料溅射制备工艺与阻隔性能研究

目的为了解决普通聚合物包装塑料对水、氧的阻隔能力不足,以及包装内容物货架时间短等问题,研究氧化锌(ZnO)沉积复合薄膜制备工艺与阻隔性能之间的关系,探索其应用于包装材料的可行性。方法采用射频磁控溅射技术(RF),以ZnO为靶材,在PET塑料表面沉积制备氧化锌薄膜包装材料,并详细分析射频溅射功率、沉积时间与工作气压对ZnO复合薄膜微观形貌、沉积速率以及阻隔性能的影响。结果当溅射功率为150 W,沉积时间为30 min,工作气压为0.8 Pa时,ZnO薄膜均匀且致密,阻隔能力最强,其氧气透过率(OTR)降低为1.23 m L/(m2·d),水蒸汽透过率(WVTR)降低为0.382 g/(m2·d)。与相同厚度下的PET原膜相比,所制备的ZnO高阻隔薄膜的透氧率降低了49.5倍,透湿率降低了17.6倍。结论射频溅射参数通过影响复合薄膜的微观形貌、致密程度、沉积速率以及沉积层厚度等方面对其阻隔能力会产生较大影响。     

功率和退火对磁控溅射生长ZnO∶Ga薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO∶Ga透明导电薄膜(GZO)。通过X射线衍射(XRD)、四探针电导率测试、紫外可见分光光度等表征方法研究了溅射功率对薄膜结晶特性及光电性能的影响。结果表明:当溅射功率180W时制备的GZO薄膜光电性能最优,方块电阻为9.8Ω/sq,电阻率为8.6×10-4Ω·cm,霍尔迁移率为12.5cm2/V·s,载流子浓度为5.8×1020cm-3,可见光透过率超过92%。另外,研究了最优制备条件下的GZO薄膜的高温稳定性,在氩气、氧气和真空气氛下分别对薄膜进行退火处理。结果表明,氩气退火的薄膜电学性能显著提高,是显著改善GZO薄膜性能的有效方法之一;氧气退火不利于薄膜的导电性;真空退火介于两者之间。     

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.     

反应RF磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗

在氧气和氩气的混合气氛中,利用反应射频磁控溅射铝靶制备了非晶氧化铝薄膜,其直流介电强度为３－４ＭＶ／ｃｍ。当固定氩气流量,改变氧分压时,薄膜沉积速率先减小,再增大,然后又减小。适当的低工作气压和溅射功率下,薄膜的介电损耗可以达到０．４％,小于已报道的关于非晶氧化铝薄膜的损耗。从１００Ｈｚ到５ＭＨｚ,所有的样品均未显示出可见的极化驰豫引起的损耗峰。     

射频磁控溅射法ZnO薄膜制备工艺的优化

用射频磁控溅射制备ZnO薄膜,研究了溅射功率、溅射气体中氧氩以及工作气压对薄膜结构和光学性能的影响。通过对不同制备条件下的薄膜结构和薄膜的室温透射谱的分析,得到了磁控溅射制备ZnO薄膜的最佳工艺参数。     

射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)制备Si-O-N特种阻隔包装材料的研究

采用13.56MHz射频等离子体聚合装置,以六甲基二硅氧烷(HMDSO)和四甲基硅氧烷(TMDSO)为单体、氧气以及氮气为反应气体、氩气为电离气体,在载玻片、单晶硅片、PET等基材上沉积硅氧氮薄膜.在薄膜的制备工艺研究中,通过改变放电工作压强、放电功率、沉积时间和氧气、氮气、氩气和单体的比例等,研究所制备硅氧氮薄膜的性能.通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)表征分析沉积膜的化学组成;采用透湿、透氧测试仪测试薄膜的阻隔性能,探讨工艺参数的变化对薄膜表面的成分和阻隔性能影响以及氮的加入对薄膜柔韧性的影响.     

Fabrication of highly c-axis textured ZnO thin films piezoelectric transducers by RF sputtering

The influence of fabrication parameters on ZnO film properties has been analyzed through conducting several experiment processes to develop an appropriate deposition condition for obtaining highly c-axis textured films. A transducer with the structure of Al/ZnO/Al/Si was fabricated at low deposition rate and under a temperature of 380 °C in a mixture of gases Ar:O₂ = 1:3, and RF power of 178 W. Pt/Ti was employed as the bottom electrode of the transducer fabricated in a suitable substrate temperature, which starts increasing at 380 °C with an increment of 20 °C for each 2 h stage of the deposition. Highly c-axis textured ZnO films have been successfully deposited on Pt/Ti/SiO₂/Si substrate under feasible conditions, including RF power of 178 W, substrate temperature of 380 °C, deposition pressure of 1.3 Pa and Ar:O₂ gas flow ratio of 50%. These conditions have been proposed and confirmed through investigating the influences of the sputtering parameters, such as substrate temperature, RF power and Ar:O₂ gas flow ratio, on the properties of ZnO films.     

O2/Ar气体流量比对射频磁控溅射HfO2薄膜的影响

采用射频磁控溅射法,以HfO2陶瓷作为靶材,在石英衬底上制备了HfO2薄膜.通过椭圆偏振光谱仪(SE)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究了不同O2/Ar气体流量比对薄膜沉积速率、结构、形貌等的影响.结果表明,随着O2/Ar气体流量比从0增加到0.50,薄膜的沉积速率逐渐下降.O2/Ar气体...     

氧氩流量比对ZnO薄膜的微结构及其发光特性的影响

在室温下,利用射频磁控反应溅射法分别在硅片和石英玻璃上制备ZnO薄膜。通过控制O2/Ar流量比,研究O2/Ar流量比对ZnO薄膜的微结构、表面形貌及其光致发光特性的影响。X射线衍射仪和原子力显微镜结果显示,当O2/Ar流量比为3∶4时,所得薄膜结晶度最佳,表面粗糙度为0.725 nm;荧光光谱显示,ZnO薄膜在波长407 nm附近出现紫光发光峰,该发光峰源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁,发射强度随O2/Ar流量比的增加先减小后增加。     

溅射沉积CuO薄膜的光学和电学特性

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,保持200℃的基底温度不变,通过调节氧氩比(OFR)和反应压强,利用直流反应磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了一系列氧化铜薄膜。利用能谱对薄膜材料的元素含量进行测量和分析,结果显示:OFR=1∶1和2∶1时,铜元素和氧元素的含量比约在0.90~0.97的范围内变动。用四探针测试仪对薄膜的电阻率进行测量,用分光光度计测量薄膜的透过率,并用外推法推导出氧化铜薄膜的禁带宽度。利用霍尔效应测试仪对薄膜的电学参数进行测量和分析。     

氧氩比对磁控溅射ZnO薄膜结构及光致发光性能的影响

采用射频反应磁控溅射法以不同的氧氩比在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对薄膜进行了退火处理;利用X射线衍射仪（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对薄膜的物相组成和表面形貌进行了分析,利用荧光分光光度计对ZnO薄膜的室温光致发光（PL）谱进行了测试。结果表明：当氧氩气体积比为7∶5时,所制备的ZnO薄膜晶粒细小均匀,薄膜结晶质量最好;ZnO薄膜具有紫光、蓝光和绿光三个发光峰,随着氧氩比的增加,蓝光的发射强度增强,而紫光和绿光的发射强度先增强后减弱,当氧氩气体积比为7∶5时紫光和绿光的发射强度最强。     

Effects of Homo-buffer Layer on Properties of Sputter-deposited ZnO Films

Two-step growth regimes were applied to realize a homoepitaxial growth of ZnO films on freestanding diamond substrates by radio-frequency(RF)reactive magnetron sputtering method.ZnO buer layers were deposited on freestanding diamond substrates at a low sputtering power of 50 W,and then ZnO main layers were prepared on this buffer layer at a high sputtering power of 150 W.For comparison,a sample was also deposited directly on freestanding diamond substrate at a power of 150 W.The effects of ZnO buffer layers...     

Fabrication of high frequency ZnO thin film SAW devices on silicon substrate with a diamond-like carbon buffer layer using RF magnetron sputtering

Diamond-like carbon (DLC) film is a promising candidate for surface acoustic wave (SAW) device applications because of its higher acoustic velocity. A zinc oxide (ZnO) thin film has been deposited on DLC film/Si substrate by RF magnetron sputtering; the optimized parameters for the ZnO sputtering are RF power density of 0.55 W/cm², substrate temperature of 380 °C, gas flow ratio (Ar/O₂) of 5/1 and total sputter pressure of 1.33 Pa. The results showed that when the thickness of the ZnO thin films was decreased, the phase velocity of the SAW devices increased significantly.     

白宝石上生长SiO2薄膜的工艺

用射频磁控反应溅射法,以高纯Si为靶材,高纯O2为反应气体,在白宝石上制备SiO2薄膜。对影响薄膜生长的工艺参数进行了分析,测试了薄膜的成分,并研究了薄膜的红外光学性能。结果表明,制备的薄膜中Si和O形成SiO2化学键,计算出的O与Si的原子比接近2:1,采用射频磁控反应溅射法在白宝石上能够沉积出SiO2薄膜。制备出的SiO2薄膜对白宝石衬底有较好的增透作用。     

Deposition of c-axis orientation aluminum nitride films on flexible polymer substrates by reactive direct-current magnetron sputtering

Aluminum nitride (AlN) piezoelectric thin films with c-axis crystal orientation on polymer substrates can potentially be used for development of flexible electronics and lab-on-chip systems. In this study, we investigated the effects of deposition parameters on the crystal structure of AlN thin films on polymer substrates deposited by reactive direct-current magnetron sputtering. The results show that low sputtering pressure as well as optimized N₂/Ar flow ratio and sputtering power is beneficial for AlN (002) orientation and can produce a highly (002) oriented columnar structure on polymer substrates. High sputtering power and low N₂/Ar flow ratio increase the deposition rate. In addition, the thickness of Al underlayer also has a strong influence on the film crystallography. The optimal deposition parameters in our experiments are: deposition pressure 0.38 Pa, N₂/Ar flow ratio 2:3, sputtering power 414 W, and thickness of Al underlayer less than 100 nm.