直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。     

磁控溅射TiO2薄膜的相结构转变温度

利用射频磁控溅射制备了TiO2致密薄膜,并通过退火处理实现TiO2的相转变,采用扫描电镜,X射线衍射等手段对薄膜相结构进行表征并做了详细的分析,结果表明,退火后TiO2薄膜结构致密,表面呈现出大小均匀的纳米晶粒。400 ℃退火时,TiO2薄膜为单一的锐钛矿相,500～600 ℃退火时为锐钛矿和金红石混合相,700 ℃以上退火时则完全转变为金红石相。     

退火温度对直流磁控溅射制备Ru薄膜微观结构及膜基结合力的影响

采用磁控溅射法在Mo衬底上制备了Ru薄膜,利用真空退火炉、EDS、XRD,台阶仪及纳米划痕仪等设备研究了不同退火温度对Ru薄膜化学成分、相结构、残余应力及膜基结合力的影响。结果表明,不同退火温度处理下的Ru薄膜呈六方Ru结构,具有（002）择优取向,当退火温度为600 ℃时,薄膜出现氧化相。退火处理能够改善薄膜结晶程度。随退火温度的升高,薄膜残余应力逐渐降低,膜基结合力先升高后降低,当退火温度为300 ℃时,膜基结合力最高,约为17.6 N。     

V2O5熔化成膜法制备VO2薄膜

发展了一种新的VO2薄膜制备方法—V2O5熔化成膜法，其基本步骤为：基片预处理—涂粉—熔化成膜—真空退火—VO2薄膜。采用XRD和XPS等手段，对所得薄膜的物相组成与价态进行了分析，同时对薄膜进行了电阻随温度变化的测试。结果表明：通过该方法获得的薄膜，其主要成分是VO2，电阻突变达到4个数量级，相变温度为67．5℃。     

Growth characteristics of MoS2 coatings prepared by unbalanced bipolar DC magnetron sputtering

MoS2 coatings were prepared by unbalanced bipolar DC magnetron sputtering under different argon pressures and for different deposition times, and the structure and morphology of MoS2 coatings were determined and observed respectively by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The results show that at lower argon pressures of 0.15 Pa and 0.40 Pa, MoS2 coatings are formed with the （002） basal plane parallel to the surface, whereas the coating deposited at the argon pressure above 0.60 Pa has the （002） basal plane perpendicular to the surface. Two stages can be classified for the formation of MoS2 coating. At the initial stage of coating formation, the （002） basal plane with S-Mo-S layer structure grows on the substrate whatever the argon pressure is. And then the coating under 0.40 Pa argon pressure still grows with （002） laminate structure, but the coatings under 0.88 Pa and 1.60 Pa argon pressures turn to grow with the mixed basal and edge orientations. The morphology and structure of MoS2 coatings are highly related to their growth rate and the energy of sputtered particles.     

纳米V2O5薄膜的制备与特性

采用溶胶.凝胶法在Si和普通玻璃基底上制备V2O5纳米薄膜.在空气中对样品进行不同温度的退火处理.利用X射线衍射、扫描电子显微镜和分光光度计对制备的V2O5薄膜的结构、形貌和光学特性进行研究.XRD和SEM研究结果表明:可以通过升高退火温度来提高薄膜的结晶程度、颗粒尺寸及其均匀程度,并增强V2O5的择优取向性.透射谱和吸收谱的研究结果表明:随着退火温度的升高,V2O5薄膜的吸收边缘发生红移,光学带隙逐渐变窄.     

磁控溅射和退火制备ZnO/SiO2复合薄膜

采用射频磁控溅射和退火处理的方法在单晶硅衬底上制备了ZnO/SiO2复合薄膜,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和接触角测量等测试手段研究溅射气压、溅射功率、氧氩比和退火温度等对复合薄膜成分组成、组织结构及润湿性能的影响。研究表明,复合薄膜中主要有ZnO、SiO2、Zn2SiO4 3种物相,且分别以六方纤锌矿结构、无定形态和硅锌矿型等形式存在。随着溅射和退火工艺的改变,复合薄膜的接触角在41°～146°间变化,组织形态由颗粒状向纳米竹叶状变化。溅射气压0.5 Pa,溅射功率120 W,氧氩比(O2∶Ar)为0∶30,退火温度为700℃的条件下获得具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米组织,该组织呈现出竹叶状,在薄膜表面交错排列形成了无序多空隙的微观形貌,使复合薄膜具有超疏水性,接触角为146°。     

Structural investigations of YSZ coatings prepared by DC magnetron sputtering

(ZrO₂)_1−x(Y₂O₃)_x thin films were sputter-deposited from metallic targets in various reactive argon-oxygen gas mixtures. Structural investigations have been realised by X-ray Diffraction (XRD), Raman spectroscopy and Transmission Electron Microscopy (TEM). The coatings microstructure have been characterised by TEM and their morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM) on brittle-fracture cross sections. Chemical compositions have been achieved by Electron Probe Micro-Analysis (EPMA) and by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). Finally, attention was paid to the film optical properties, as assessed via Optical Transmission Interferometry (OTI) as well as spectrophotometry.In a first part, we have studied the influence of the argon pressure on the chemical, structural and morphological properties of the coatings. In a second part, we have observed the effect of the yttria content on the structure of the films.     

Effect of sputtering pressure and rapid thermal annealing on optical properties of Ta2O5 thin films

Ta2O5 thin films were deposited by DC reactive magnetron sputtering followed by rapid thermal annealing(RTA). Influence of sputtering pressure and annealing temperature on surface characteristics, microstructure and optical property of Ta2O5 thin films were investigated. As-deposited Ta2O5 thin films are amorphous. It takes hexagonal structure (δ-Ta2O5) after being annealed at 800 ℃. A transition from δ-Ta2O5 to orthorhombic structure (L-Ta2O5) occurs at 900-1 000 ℃. Surface roughness is decreased after annealing at low temperature. Refractive index and extinction coefficient are decreased when annealing temperature is increased.     

基材温度对采用磁控溅射制备的Ti-Al-Si-Cu-N涂层的微观结构及摩擦学性能的影响

本文中,采用反应磁控溅射技术在304不锈钢基片上沉积Ti-Al-Si-Cu-N涂层。通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、纳米压痕仪、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机研究了不同的基材温度对涂层结构和摩擦学性能的影响。结果表明：随着沉积温度从室温升至250 oC,涂层变得表面平滑,结构致密。硬度和弹性模量随沉积温度的升高而升高。划痕实验表明：当沉积温度分别为室温,150 oC 和250 oC时,临界载荷为3.85 N, 3.45 N 和5.10 N。当沉积温度为250 oC时,涂层的摩擦系数和磨损量最小,磨损机制主要为磨粒磨损摩擦过程中产生的磨屑主要来自GCr15不锈钢珠。在较低的沉积温度下,涂层的磨损机理主要为脆性断裂和磨粒磨损。     

金刚石衬底的V2O5薄膜激光损伤阈值研究

目的探究V_2O_5薄膜厚度对其抗激光损伤性能的影响。方法通过射频反应磁控溅射法在光学级单晶金刚石衬底表面制备了不同膜厚的V_2O_5薄膜。采用脉宽为10 ns、波长为1064 nm的脉冲激光器对薄膜样品进行光学响应曲线测试,测得薄膜相变前后透过率变化情况及相变开关时间,以判断薄膜是否发生损伤,并根据损伤几率得到激光损伤阈值。结果实验制备的薄膜为组分单一的多晶V_2O_5,在(001)面具有明显择优取向。同一膜厚下(350 nm),随着激光能量密度的增加,薄膜的相变关闭时间由1.48 ms单调减小至0.64 ms,相变回复时间则由11.6 ms单调增加至20.4 ms,相变后的透过率由19%单调减小至8%,回复后的透过率由77%单调减小至51%。薄膜膜厚在150～550 nm的范围内,其激光损伤阈值随着膜厚的增加呈现出先增后减的趋势;当膜厚等于250 nm时,激光损伤阈值达到最大值,为260 mJ/cm~2;膜厚为550 nm时,激光损伤阈值最小,仅为209 mJ/cm~2。结论 V_2O_5薄膜厚度对其抗激光损伤性能具有较大的影响,合理地控制膜厚,能够有效提高激光损伤阈值,从而提高基于金刚石衬底的V_2O_5薄膜的抗激光损伤能力。     

脉冲偏压对贫铀表面磁控溅射CrN_x薄膜结构与性能的影响

为改善金属铀基体的抗腐蚀性能,采用非平衡磁控溅射离子镀技术在不同偏压下于金属铀表面制备CrNx薄膜。采用SEM和AFM研究了薄膜形貌和表面粗糙度,采用X射线光电子能谱研究了薄膜表面的元素分布及化学价态。试验结果表明,采用磁控溅射在较低脉冲偏压下沉积的CrNx薄膜晶粒较细小,偏压越高,表面粗糙度越大。生成的薄膜为Cr+CrN+Cr2N混合结构,并含有少量的Cr2O3,随着偏压的升高,金属态Cr的含量减少,而铬的氮化物的含量增加,所制备薄膜的自然腐蚀电位升高,腐蚀电流密度减小。偏压为-800 V时,所制备的薄膜具有较好的抗腐蚀性能。     

Influence of sputtering parameters on microstructure and mechanical properties of GeSbTe films

GeSb2Te4 films were deposited on Si substrates by RF magnetron sputtering, and the effects of sputtering power on the surface topography and anti-compression properties were studied with atomic force microscope（AFM） and nanoindenter. Meanwhile, the mechanical properties of GeSb2Te4 films with oxygen impurity were also investigated. The results indicate that proper sputtering power is important for obtaining GeSb2Te4 films with high compact structure and low surface roughness, which present good load-support capacity. Although the effect of oxygen impurity on the anti-compression properties of GeSb2Te4 films is not very significant as a whole, certain oxygen dosage can relax the internal stress, thereby the hardness of the films drops slightly.     

直流溅射沉积CrAlN和CrN薄膜微观结构与摩擦性能分析研究

采用直流反应溅射在304不锈钢表面沉积CrAlN和CrN薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,X射线光电子能谱仪（XPS）,原子力显微镜（AFM）等表征Al元素的加入对CrN薄膜成分与组织结构的影响。采用摩擦磨损试验机和3 mm的Si3N4作为对偶球测试其在不同环境下的摩擦性能,并利用Nanomap 500LS三维轮廓仪表征磨痕轮廓。研究结果表明,CrN薄膜主要物相是CrN和Cr2N相,CrAlN薄膜主要物相是CrAlN和Cr2N相。CrN薄膜的（200）晶面的CrN相呈择优取向,而CrAlN薄膜的（200）晶面的CrAlN相也呈择优取向。在CrAlN沉积的过程中,部分的Cr原子被Al原子替代形成有利于细化晶粒和提高薄膜的综合性能。因此,在所有的实验环境中,CrAlN薄膜都比CrN薄膜具有更好的抗磨损性能和低的磨损率。     

磁控溅射法制备SnS薄膜的结构和光学性能

利用磁控溅射法在FTO玻璃上制备了Sn S薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对不同溅射参数下制备的Sn S薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能进行研究,确定出制备Sn S薄膜的最优溅射参数。结果表明:溅射功率为28 W,沉积气压在2.5 Pa时,制备出的Sn S薄膜在(111)晶面具有最好的择优取向,薄膜微观形貌呈单片树叶状,晶粒粒径约370 nm,晶粒分布均匀,薄膜表面光滑致密;最优溅射参数下制备的Sn S薄膜的吸收系数可达到105cm-1,比其他方法制备的Sn S薄膜的吸收系数值高,禁带宽度为1.48 e V,与半导体太阳能电池所要求的最佳禁带宽度(1.5 e V)十分接近。     

磁控溅射法ZnO-TiO2复合薄膜的制备及性能

采用双靶共溅射的方法在FJL600EI型超高真空多功能磁控溅射仪上制备不同复合量的ZnO-TiO2复合薄膜,对不同工艺参数制备的ZnO-TiO2复合薄膜进行形貌结构分析、光催化性测定和亲水性检测。结果表明,当Ti靶材的溅射功率为150 W时,得到了颗粒大小均匀的ZnO-TiO2复合薄膜,且复合薄膜对甲基橙的降解率最高,亲水性最优。ZnO-TiO2薄膜的光催化性明显高于单一ZnO薄膜。     

退火处理对不同RF功率下制备ZnO薄膜的结晶性能的影响

采用RF磁控溅射法,在不同溅射功率下在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对所制备的ZnO薄膜在空气气氛中进行了不同温度（350-600℃）的退火处理.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究了退火对不同溅射功率条件下制备的ZnO薄膜晶体性能和应力状态的影响.研究表明,在衬底没有预热的情况下,较低功率（190W）下制备的ZnO薄膜,当退火温度为500℃时,能获得单一c轴择优取向和最小半高宽,张应力在350℃退火时最小;较高功率（270W）下,薄膜最佳c轴取向和晶粒度在600℃退火温度获得,张应力最小的退火温度在350-500℃之间.当衬底预热至300℃时,退火处理对两种功率下制备的薄膜的结晶性能和应力的影响基本一致.     

热处理工艺对5Cr5Mo2V钢组织与性能的影响

利用洛氏硬度计及场发射扫描电镜等研究了奥氏体化温度和回火温度对热锻模具用钢5Cr5Mo2V组织和性能的影响.结果表明:试验钢经过不同温度的淬火和回火处理后,组织均为回火马氏体+残留奥氏体+碳化物.当5Cr5Mo2V钢在920～1030℃淬火时,随淬火温度升高硬度值增加并于1030℃达到最大值62.53 HRC,之后硬度...     

热处理温度和溅射气压对铜薄膜结构和性能影响的研究

采用射频磁控溅射镀膜法,在不同溅射气压、不同热处理温度下制备了铜薄膜,并利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（xRD）研究了溅射气压和热处理温度对铜薄膜结构和性能的影响。结果表明：热处理前铜薄膜的晶粒尺寸较小且大小分布不均;随着热处理温度的提高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,表面更加平坦化,而晶粒之间的缝隙呈现先增大再减小后增大的趋势,在400℃时晶粒排列最紧密,表面最平坦;随着溅射气压的增高,铜（111）峰值呈现先增大后减小的趋势,当溅射气压为1．0Pa时铜的抗电迁移性最强。     

Ti靶电流对CrTiAlN镀层组织结构及硬度的影响

利用磁控溅射技术在高速钢和单晶硅基体上沉积CrTiAlN梯度镀层,研究Ti靶电流对CrTiAlN镀层组织、相结构及硬度的影响.利用EDS、XRD和SEM分析镀层的成分、相结构及形貌,采用显微硬度计测量镀层的硬度.结果表明:随着Ti靶电流的增大,镀层中的Ti原子逐渐置换CrN中的Cr原子形成Cr-Ti-N体系,同时出现少量的TiN相;镀层生长的择优取向由(111)晶面逐渐转变为(200)晶面;镀层柱状晶的结构更为致密,其表面形貌由三棱锥结构逐步变为胞状结构;随Ti靶电流的增大,镀层硬度逐渐由1267HV升至1876HV.