磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

原子力显微镜在ZAO薄膜表征中的应用

利用磁控溅射法在溅射功率分别为30,50,80,100W条件下制备ZAO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和黏附性能进行研究。XRD结果表明,随着溅射功率的增加,ZAO薄膜呈现了明显的(002)择优取向,结晶质量获得提高。通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行分析。随着溅射功率增大,薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,粗糙度和黏附力均增大。     

TiN薄膜的制备及其纳米力学性能研究

采用磁控溅射工艺制备了TiN薄膜,借助X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和纳米压痕仪(nano-indentation)等,研究了薄膜的相结构、表面微观形貌、纳米硬度、弹性模量等,讨论了薄膜制备工艺参数,如基体温度、溅射功率、基体负偏压等的影响.结果表明,Ti N薄膜为多晶态,溅射功率、基体负偏压和基体温度等条件对薄膜的形貌、结构及纳米硬度、弹性模量等的影响比较复杂.     

溅射功率对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响

室温下,以质量分数 99.99% 的氧化锌陶瓷靶为溅射源,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上 沉积氧化锌薄膜,通过 X 射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外 - 可见分光光度计、X 射线荧光光谱仪进行测试 和表征,研究了溅射功率（120~180 W,功率步长为 20 W）对 ZnO 薄膜微结构及光学性能的影响。结果表明： 所制得薄膜均在 34.3°附近出现 (002) 面衍射峰,呈现 c 轴择优生长,为纤锌矿结构;随着功率的增加,薄 膜折射率有不同程度的变化,波长范围为 190~368 nm 的紫外光区域平均透过率小于 10%,可见光区域平均 透过率大于 90%,在 368 nm 附近出现陡峭的吸收峰;溅射功率为 160 W、氩气气压为 0.5 Pa,氩气流速为 8.7 mL/min,沉积时间为 60 min,制备所得的氧化锌薄膜晶粒尺寸最大,晶粒取向性较好,薄膜结构致密, 具有较佳的结晶质量和光学性能。     

ITO透明导电薄膜的射频磁控溅射制备

为保证氧化铟锡(ITO)薄膜良好的导电性和很高的可见光透过率,通过射频磁控溅射在光学玻璃基底上制备了ITO薄膜,采用分光光度计和四探针测试仪测试了ITO薄膜电阻率和在可见光范围内的透过率,X射线衍射(XRD)测试薄膜晶相结构.研究基底温度、氧气和氩气流量比和退火时间等工艺对ITO薄膜光电特性的影响.研究结果表明:在氧气和氩气流量比为1∶99、基片温度200℃、溅射功率150W、250℃退火60min条件下,沉积的ITO薄膜厚度约为1.4μm,ITO薄膜光电特性最佳,电阻率为3.42×10~(-3)Ω·cm,可见光范围内峰值透过率为89.27%.     

不同基底的ITO薄膜制备及其光电性能

采用脉冲磁控溅射法在石英基底和柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上分别制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同基底上ITO薄膜的微观结构及表面形貌进行了对比分析,并且研究了溅射气压、溅射时间和衬底温度等工艺条件对不同基底上制备的ITO薄膜的光透过率和光电性能的影响。结果表明,相同工艺条件下,石英玻璃上ITO薄膜的最佳方块电阻为13.3Ω,可见光透过率为91%;PET上ITO薄膜的最佳方块电阻为15Ω,可见光透过率为85%。二者相比,石英基底上ITO薄膜的光电性能更佳,膜表面的致密度、均匀性更好。     

磁控溅射Ti掺杂NbN薄膜的机械和摩擦学特性研究

为研究Ti掺杂的NbN薄膜的机械和摩擦学特性,采用射频和直流磁控共溅射技术制备了Ti掺杂的NbN(Ti:NbN)薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、高温摩擦磨损实验机分别对Ti掺杂的NbN薄膜的微观结构、组成成分、表面形貌、机械和摩擦学性能进行了研究.XRD测试结果显示,薄膜的结晶性随着Ti靶掺杂功率的增加(从0 W逐渐升高到40 W)而呈明显增强趋势,晶粒尺寸也由18.010 nm增加到21.227 nm.当Ti靶的掺杂功率为30 W时,NbN薄膜的硬度由4.5 GPa(未掺杂)增加到20.4 GPa,弹性模量由145.8 GPa(未掺杂)增加到224.5 GPa; 当Ti靶的掺杂功率为40 W时,NbN薄膜的摩擦系数由0.73(未掺杂)下降到0.51,磨损率由3.3×10^-6 mm³/(N·mm)(未掺杂)下降到2.1×10^-6 mm³/(N·mm).这表明,掺杂Ti可使NbN薄膜的机械性能和摩擦学性能得到很大的改善.     

ITO陶瓷靶材溅射过程中结瘤行为研究

ITO陶瓷靶材的结瘤行为严重影响靶材的应用及其溅射薄膜性能,对结瘤的形成机理进行深入研究具有重要意义.针对不同参数设置的ITO靶材进行磁控溅射,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等技术分析靶材在溅射过程中的结瘤行为.结果 表明:随着溅射时间的延长,刻蚀环深度增加,靶材表...     

溅射功率对离轴倾角沉积氧化锌薄膜结晶和光学性质的影响

氧化锌作为宽禁带半导体在室温下具有高激子束缚能(60 meV)、化学性能稳定、良好的压电性能和光学性能等优点,在光发射器件等光电技术领域应用非常广泛.拟通过采用离轴倾角溅射的方法,探究溅射功率对氧化锌薄膜的结晶和光学性质的影响.相比于分子束外延和金属有机化学气相沉积等薄膜生长技术,磁控溅射具有明显的成本优势,薄膜纯度高、致密性以及均匀性良好,适于大尺寸生长.相比于传统的共轴垂直溅射,离轴倾角沉积可以使溅射到基片表面的粒子获得更多的横向迁移能,进而更容易迁移到合适的位点,有利于薄膜的高质量生长.在众多生长参数中,溅射功率是影响薄膜沉积以及薄膜晶体质量等物性的重要因素.因此,将采用射频磁控溅射就不同的溅射功率对氧化锌薄膜的形貌、结构以及发光性质等影响展开研究.     

氧氩比和退火温度对AZO薄膜结构与性能的影响

在通氩气和不同比率氧氩混合气体的条件下,利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备铝(Al)掺杂氧化锌(AZO)薄膜(溅射功率为180W,衬底温度为300℃),并对部分薄膜样品进行400℃或500℃退火处理.采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行测试研究.结果表明,制备的所有薄膜均呈现(002)晶面择优生长;与氩气溅射相比,当采用氧氩混合气体溅射时,生长的AZO薄膜晶粒尺寸显著增大;退火处理使2类薄膜的表面粗糙度都明显减小,晶粒也有所增大(7%~13%).其中,在氧氩比为1∶2的混合气体中制备的薄膜,经过500℃退火后,晶粒尺寸最大(39.4nm),薄膜表面更平整致密,在可见光区平均透过率接近最大(89.3%).     

CdO - ZnO复合薄膜的光电学特性研究

采用磁控溅射技术制备了不同原子百分比的CdO - ZnO复合薄膜,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见近红外分光光度计、四探针电阻测试仪研究了薄膜的结构和光电学特性.研究表明:适量增加CdO掺杂量可提高薄膜在近红外区域的透射率; CdO - ZnO复合薄膜的光学带隙和电阻率随CdO含量的增加而减小,且当CdO和ZnO的原子百分比为4:1时薄膜的带隙和电阻率分别为2.09 eV和10.79×10^-3 Ω·cm.该研究结果可为制备高导电性和高透过率的薄膜提供参考.     

退火温度对Al掺杂ZnO薄膜结构和性能的影响

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上制备了ZnO:Al(ZAO)薄膜样品。其他参数不变,在不同的温度下对样品进行了退火处理,研究了薄膜的结构性质、电学和光学性质随退火温度的变化关系。实验结果表明:在退火温度为200℃时,ZAO薄膜具有较优的光电性能,其电阻率为9.62×10-5.cm,可见光区平均透射率为89.2%。     

Al掺杂对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

研究了Al掺杂对采用直流磁控溅射方法制备的ZnO薄膜结构及光学性能的影响。X射线衍射结果揭示薄膜具有良好的C轴择优取向生长特性,同时,衬底温度对它们的透射谱和荧光谱有着明显影响,所有薄膜都有大于86%的可见光透过率和陡峭的本征吸收边,但ZAO薄膜的光学透过率略低。Al掺杂导致了更宽的光学带隙,光致发光光谱显示ZnO具有较强的近带本征吸收峰和深能级发射峰,但Al掺杂使得深能级发射峰降低。随着衬底温度的升高,近带边吸收峰蓝移,与光学带隙Eg变化趋势一致。     

金属Y和Cr共掺杂W2N薄膜的力学及摩擦学性能研究

采用磁控溅射法,通过改变氩氮比率,在Si(100)衬底上成功制备了W₂N薄膜,当氩氮比率为20:6时薄膜的结晶性最好.为了改善W₂N薄膜的力学和摩擦学性能,采用射频和直流磁控共溅射方法分别在Si(100)和A304不锈钢衬底上制备了软质金属Y和硬质金属Cr共掺杂的W₂N(Y-Cr:W₂N)薄膜.在掺杂功率20～50 W范围内,当掺杂功率为30 W时,薄膜具有最大硬度,为23.71 GPa,此时样品的弹性模量为256.34 GPa; 当掺杂功率为20 W时,薄膜的平均磨擦系数最小,为0.37.这表明,金属Y和Cr的掺入使W₂N薄膜的力学和摩擦学性能有了很大的改善.     

PECVD工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响

为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo-sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH4和N2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.     

Influence of O/Ar ratio on the properties of NiO thin film grown with the method of radio-frequency magnetron sputtering

In order to obtain high quality NiO thin film grown with the radio-frequency magnetron sputtering method, the influence of O/Ar ratio on the structure, band-gap, resistivity and optical transmittance of NiO thin films were studied. It was found that the obtained NiO thin film showed (111) preferred orientation and higher transparency in the visible region. With the increasing of O/Ar ratio from 1∶7 to 8∶2, the optical transmittance of NiO thin films decreased and the optical band-gap was between 3.4 eV and 3.7 eV, and the sheet resistivity decreased from 5.4×107 Ω/□ to 1.0 ×105 Ω/□. Our study shows that the properties of NiO thin films can be adjusted in a wide range by adjusting the O/Ar ratio in the sputtering process.     

超声注射喷雾热分解法制备CdSe薄膜及其性能的研究

以CdCl2.2.5H2O为镉源,Na2SeSO3为硒源,柠檬酸钠为络合剂,采用超声注射喷雾热分解法制备了CdSe薄膜。并用XRD、UV-Vis、AFM等方法对其进行了表征。结果表明,所制备的薄膜为n型半导体,在可见光区有较高的吸收,可以获得较好的光电流。应用超声注射喷雾热分解法制备CdSe薄膜的优化条件为:基板温度为300℃,络合剂比例为1∶2,酸度为9,喷雾速度为0.3mL/min,退火温度为350℃。新的制备薄膜装置采用注射超声雾化手段,克服其雾化不均问题。     

W掺杂量对非晶态Ti02：W薄膜光学带隙的影响

在不同的W靶溅射功率下，用反应磁控溅射法在载玻片上制备了TiO2：W薄膜，并对样品进行了XRD，STS和UV-Vis分析，结果表明试样为非晶态；w靶溅射功率为30w时，带隙为2．75eV；W靶溅射功率为100W时，带隙为3．02eV；W靶溅射功率为150W时，带隙能为2．92eV．STS分析结果表明，在样品的禁带中产生了新的能级，能级宽度为0．83eV．