Cu-W、Cu-Mo薄膜的微观结构及显微硬度分析

采用磁控共溅射方法分别制备了含有W和Mo两种不同成分的铜系薄膜,用EDX、XRD、SEM和纳米压痕仪对薄膜成份、结构、形貌和显微硬度进行了分析。结果表明,制备出的Cu—W和Cu-Mo薄膜均呈晶态结构,Cu-W和Cu—Mo形成了均匀的固溶体;经650℃热处理1h后,Cu—W和Cu—Mo薄膜中晶粒长大,有富w和富Mo相从基体Cu相中弥散析出;Cu-W薄膜的显微硬度随W成分的增加先增加后降低;Cu—Mo薄膜的显微硬度随Mo成分的增加而持续升高,薄膜退火态的显微硬度低于沉积态。分析认为,以上结果的产生均因添加W、Mo所引起的晶粒细化效应和薄膜的热稳定性较差所致。     

TiN薄膜沉积条件对组织结构和结合力的影响

在不同沉积时间和基板温度下,采用反应磁控溅射的方法在Ti6Al4V基板上沉积Ti N薄膜,溅射过程中固定溅射总压、溅射功率、氮氩流量比等沉积条件.利用XRD、SEM分别研究了薄膜的微观结构和表面、截面形貌,利用显微硬度仪和划痕仪分别测量了薄膜的硬度和膜基结合力.研究结果表明:随着沉积时间的增加,薄膜硬度和膜基结合力均有增大趋势;随着基板温度的升高,Ti N薄膜择优取向由(111)转向(200)晶面,表面形貌由三角锥转变为片层状,硬度和膜基结合力均呈现升高趋势.     

闪蒸法制备N型Bi2( Te0.95Se0.05)3薄膜的微结构及热电性能研究

采用闪蒸法在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2(Te0.95Se0.05)3热电薄膜,并在373 ～573 K进行1h的真空退火处理.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析.采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法进行测量,采用温差电动势法在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征.沉积态薄膜表明了(015)衍射峰为最强峰,退火处理后最强衍射峰为(006);沉积态薄膜由许多纳米晶粒组成,晶粒大小分布较均匀,平均晶粒尺寸大约45 nm,退火处理后出现了斜方六面体的片状晶体结构.退火温度从373 K增加到473 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数增加,激活能也随退火温度的增加而增大,退火温度从523 K增加到573 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数都缓慢下降.从373 ～473 K,热电功率因子随退火温度的升高而单调增加,退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别是2.7 mΩ.cm和-180μV·K-1,热电功率因子最大值为12 μW.cmK-2.退火温度从523 K增加到573 K,热电功率因子的值逐渐下降.     

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(0.9～2.1Pa)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.     

热处理对铜基碳纳米管复合镀膜结构和性能的影响

研究热处理工艺参数对铜基碳纳米管复合薄膜的微观结构和性能的影响,采用超声辅助脉冲电流复合电沉积法在不锈钢基板上沉积制备铜基碳纳米管复合镀膜,再将制备的复合薄膜在H2中进行热处理.利用X射线衍射谱仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及四探针电阻率仪等对热处理后的铜基碳纳米管复合镀膜进行了测试.结果表明,随着热处理温度和时间的变化,复合铜膜的结构、形貌及性能也相应变化;当热处理参数为400℃×2 h时,铜基碳纳米管薄膜的各项性能最佳.     

溶液激发方式对化学水浴法沉积CdS薄膜生长的影响

化学水浴法是目前制备CdS薄膜的主流方法之一,其中对溶液实施不同的溶液激发方式会对薄膜的性能产生很大影响。采用4种不同的溶液激发方式:搅拌法、静置法、超声法、摇晃法以化学水浴法沉积了CdS薄膜。采用台阶仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等系统地研究了这4种不同的溶液激发方式对CdS薄膜的生长速度、晶体结构与表面形貌的影响。实验结果表明,随着沉积时间增加,CdS薄膜的厚度都会逐渐增加并最终趋于一恒定值。搅拌法与摇晃法制备的CdS薄膜具有更快的生长速度、更大的颗粒尺寸以及更加粗糙的表面形貌。采用静置法沉积薄膜在沉积时间较短时,薄膜表面存在大面积的由尺寸12 nm的小颗粒构成的区域。随着沉积时间增加,该区域面积逐渐减小进而消失。通过对薄膜表面形貌随沉积时间增加的演化过程的研究,在一定浓度下CdS薄膜的生长是离子-离子生长机制。通过对比不同溶液激发方式沉积的CdS薄膜的表面形貌,分析了不同溶液激发方式对CdS薄膜形貌的影响。     

阴极气膜微弧放电沉积ZrO2-Y2O3陶瓷涂层

采用阴极气膜微弧放电沉积制备ZrO2-Y2O3陶瓷涂层，利用水溶液中阴极气膜放电产生的等离子体的能量，使在阴极表面形成的沉积物直接烧结为陶瓷涂层。研究了沉积涂层的影响因素和涂层形貌及结构。SEM，EDS和XRD分析结果表明，获得的ZrO2-Y2O3陶瓷涂层表面光滑、与基体结合致密、成分和相结构均匀，是一种由Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷涂层。通过测试阴极气膜放电过程中电流随时间的变化以及电位在两电极间分布，分析了阴极气膜放电沉积陶瓷涂层的机制。     

中频磁控溅射制备锰铜传感器用合金薄膜的工艺

利用镀膜技术制作锰铜传感器,可以实现传感器的超薄化,提高传感器的灵敏度和线性度。改变溅射功率参数,采用中频磁控溅射技术在玻璃(SiO2)衬底上制备出一系列锰铜镍合金薄膜,重点研究沉积条件对薄膜式锰铜传感器薄膜结构、表面形貌等性能的影响。采用三维形貌仪测试薄膜厚度和计算沉积速率;采用原子力显微镜(AFM)研究薄膜的表面特征;采用X射线衍射(XRD)分析了热处理前后薄膜的微观结构;并采用直读光谱仪(DRS)测试溅射靶材和薄膜的成分。研究结果表明:沉积速率随溅射功率增加而增加,溅射功率达到1 kW后沉积速率保持在100 nm·min-1;溅射功率也会明显的影响薄膜的表面形貌,薄膜的表面粗糙度RMS随溅射功率的增加而减小;XRD分析结果表明溅射功率对薄膜的微观结构影响不大,样品的微观结构在热处理前后没有显著变化,只是热处理后样品观察到了微弱的Mn微观结构取向;溅射功率变化对薄膜的成分影响较小,不同功率沉积的薄膜样品的成分相近。     

CeO_2纳米薄膜的厚度和光学性质

二氧化铈因具有高介电常数、折射率和紫外吸收率而在光学和电子器件方面得到广泛应用。在500℃沉积温度下,采用真空热蒸镀法在单晶Si基体上制备纳米CeO2光学薄膜,用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)对CeO2薄膜的表面形貌和结构进行了表征和分析。结果表明薄膜呈现多晶纳米颗粒,晶粒粒径为20 nm左右,其形貌均匀致密。用台阶法、反射光谱法和椭偏偏振法对不同沉积时间(6~15 min)制备的薄膜厚度进行对比测量研究,不同测量方法所测薄膜厚度一致,并随着薄膜厚度增加,厚度测量的差值越小。运用德鲁德-洛伦茨(Drude-Lorentz)谐振模型对椭偏参量进行拟合,得到了不同厚度CeO2薄膜的光学常数。结果表明在350~1000 nm内其折射率(n)与消光系数(k)随着波长的增加而减少,632.8 nm波长下,薄膜折射率在2.11~2.20,并且薄膜的折射率随着薄膜厚度的增加而增加,而消光系数k随着薄膜厚度的增加而减少。     

偏压参数对多弧离子镀CrN薄膜力学性能的影响

利用研发的多弧离子镀设备在高速钢基材上制备CrN薄膜,研究偏压参数对CrN薄膜表面形貌和力学性能的影响。结果表明,在偏压参数幅值增加的过程中,薄膜表面大颗粒的数量和尺寸呈现先减小后增大的变化趋势,薄膜硬度和结合力均呈现先增大后减小的变化趋势。残余应力随着偏压参数幅值的增加而逐渐增大。     

射频磁控溅射法制备Ti掺杂ITO薄膜的厚度对膜结构与光电性能的影响

利用Ti掺杂ITO靶材,采用单靶磁控溅射法在玻璃基底上制备厚度为50~300 nm的ITO:Ti薄膜。借助X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、可见光分光光度计、霍尔测试系统和四探针电阻测量仪,研究薄膜厚度对薄膜的晶体结构、表面形貌和光电性能的影响。结果表明:ITO:Ti薄膜呈现(400)择优取向,随薄膜厚度增加,薄膜的结晶程度增强,晶粒度增大,薄膜更致密。随薄膜厚度增加,薄膜的均方根粗糙度和平均粗糙度以及电阻率都先减小再增加,薄膜厚度为250 nm时,表面粗糙度最小,蒋膜厚度为200 nm时,电阻率最低,为2.1×10-3?·cm。不同厚度的薄膜对可见光区的平均透过率都在89%以上。     

厚度对室温沉积ZnO:Al薄膜光电特性的影响

利用直流磁控溅射法, 在室温玻璃衬底上制备了具有良好附着性的多晶ZnO∶ Al(ZAO)薄膜. 比较了室温下获得的薄膜与衬底加热条件下所得薄膜的结晶程度, 研究了厚度对室温条件下制备的ZAO薄膜表面形貌、电学性能及紫外-可见-近红外光区透光性的影响. 结果表明, 室温条件下制备的ZAO薄膜也具有(002)面择优取向, 随着膜厚的增加薄膜晶粒化程度提高, 载流子浓度和迁移率增大, 电阻率下降, 薄膜在紫外光区的吸收边发生红移, 在可见光区的平均透过率降低, 在近红外光区的透过率随厚度的增加而减小. 厚度为1200 nm的ZAO薄膜具有最佳光电综合性能, 其电阻率为7.315×10~(-4) Ω·cm, 方块电阻为6.1 Ω/□, 可见光区平均透过率达到82%, 波长为550 nm处的透过率为87%.     

Growth and Characterization of Semi-Insulating GaN Films Grown by MOCVD

High resistivity unintentionally doped GaN films were grown on (0001) sapphire substrates by metalorganic chemical vapor deposition. The surface morphology of the layer was measured by both atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The results show that the films have mirror-like surface morphology with root mean square of 0.3 nm. The full width at half maximum of double crystal X-ray diffraction rocking curve for (0002) GaN is about 5.22 arcmin, indicative of high crystal quality. The resistivity of the GaN epilayers at room temperature and at 250 ℃ was measured to be approximate 109 and 106 Ω·cm respectively, by variable temperature Hall measurement. Deep level traps in the GaN epilayers were investigated by thermally stimulated current and resistivity measurements.     

酸性条件下水浴沉积时间对硫化镉薄膜特性的影响

基于化学水浴法,以硫代乙酰胺为硫源、氯化镉为镉源、尿素为缓冲剂,在酸性条件下制备了CdS薄膜。采用台阶仪、X射线衍射仪、扫描电镜和紫外/可见光分光光度计,研究了酸性条件下化学水浴沉积时间对硫化镉薄膜厚度、结构、形貌和光学特性的影响。结果表明,沉积所得的CdS薄膜为六角纤维锌矿结构。随着沉积时间的延长,薄膜厚度和晶粒尺寸随之增大,带隙随之减小。当沉积温度为80℃,沉积时间为30min时,CdS薄膜可见光波段平均透过率接近80%。     

靶材热处理温度对磁控溅射Mo薄膜组织和性能的影响

采用磁控溅射设备和经过不同温度热处理的Mo靶材,以相同的溅射工艺参数,在Si基片上制备了Mo金属薄膜,研究了靶材的热处理温度对Mo薄膜组织和性能的影响。研究结果发现,所制备Mo薄膜均呈现（110）晶面择优取向,而靶材热处理温度的升高能够提高（110）晶面的择优取向程度。所有薄膜均为T型低温抑制生长。比较结果表明：经1 200℃热处理的Mo靶材溅射率最高（18.5 nm/min）,且其溅射膜具有较小的方阻值和较好的厚度均匀性,综合性能最优。     

Structural,Morphological, Opto-Electrical and Photoluminescence Studies of Nanoplate Structured Zn-Doped Sn<Subscript>2</Subscript>S<Subscript>3</Subscript> Thin Films

Undoped and Zn-doped Sn₂S₃ thin films were fabricated by spray pyrolysis technique on glass substrates kept at 400 °C. All the films exhibited orthorhombic crystal structure with a preferential orientation along the (2 1 1) plane. Nanoplate structures were observed from the SEM images and the presence of Zn in the doped films was confirmed from the EDX spectra. The average optical transmittance of all the films in the visible region was found to be nearly equal to 80 %. Film resistivity initially decreased from 3.27 × 10^?1 to 0.78 × 10^?1 Ω-cm for the Sn₂S₃ thin film doped with 1 wt% Zn concentration and for higher doping concentration it increased. The obtained results showed that the Sn₂S₃ thin film doped with 1 wt% Zn concentration had better physical properties which made them suitable for photovoltaic applications.     

Characterisation of ZrAl and ZrAlN Thin Films Prepared by Pulsed DC Magnetron Sputtering

Thin films of ZrAl and ZrAlN were deposited on Si(100) substrates in the temperature range 300–773 K and with varying nitrogen flow rate from 0 to 10 sccm by co-sputtering of Zr (99.9 % purity) and Al (99.9 % purity) targets using a single pulsed power supply. At substrate temperature of 773 K, ZrAl thin films crystallized in hcp structure. The nitrogen flow rate was found to significantly influence the phase formation in ZrAlN films with the formation of fcc structure with a nitrogen flow rates in the range 1–2 sccm. The electrical resistivity of ZrAl films decreased from 62 to 24 μΩ cm with increase of substrate temperature, while it increased with nitrogen flow rate as a consequence of change in crystal structure and decrease in the crystallite size. Nanohardness measurements indicated a maximum hardness and elastic modulus of 20 and 369 GPa, respectively for ZrAlN films deposited at 773 K and 1 sccm of nitrogen flow rate.     

磁控溅射Cu/Mo纳米多层膜的结构与性能

用磁控溅射法在单晶硅和聚酰亚胺衬底上制备了恒定调制比(η=1)、调制周期λ=10～ 100 nm的Cu/Mo纳米多层膜,运用XRD,HRTEM,EDX,AFM,单轴拉伸系统、显微硬度仪和电阻仪对多层膜的微观结构、表面形貌和力学及电学性能进行了研究.结果表明,Cu/Mo多层膜中的Cu层和Mo层分别具有Cu( 111)和Mo(110)择优取向,Cu层呈柱状纳米晶、Mo层为极细纳米晶结构,Cu/Mo层间界面处存在一定厚度的扩散混合层.Cu/Mo多层膜的结构和性能受到调制周期和Cu层厚度的显著影响.在调制比η=1的条件下,随着调制周期的增加,软相Cu层厚度增大,Cu/Mo多层膜总体的屈服强度和显微硬度明显下降,裂纹萌生临界应变εc和电导率则显著上升.主要原因在于,随Cu层厚度的增加,Cu晶粒尺寸增大,Cu层内晶界密度降低,使Cu层的位错运动阻力减小、塑性变形能力增强,Cu层内电子散射效应减弱.同时当Cu/Mo多层膜总厚度恒定时,多层膜中Cu层和Mo层的层间界面数量亦随Cu层厚度的增加而减少,减弱了层间界面的电子散射效应,从而使多层膜电导率得以提高.