直流磁控溅射制备铝薄膜的工艺研究

采用直流磁控溅射方法，以高纯Al为靶材，高纯Ar为溅射气体，在玻璃衬底上成功地制备了铝薄膜，并对铝膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明：A1膜的沉积速率随着溅射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的增大而减小。X射线衍射图谱表明Al膜结构为多晶态；用扫描电子显微镜对薄膜进行表面形貌的观察，溅射功率为2600W，溅射气压为0．4Pa时制备的Al膜较均匀致密。     

溅射功率对CdZnTe薄膜成分和结构的影响

采用Cd0.9Zn0.1Te晶体作为溅射靶在玻璃衬底上利用磁控溅射法制备出CdZnTe薄膜,研究了溅射功率对CdZnTe薄膜的成分、结构特性的影响。制备的CdZnTe薄膜是具有闪锌矿结构的多晶薄膜,沿（111）择优取向。随着溅射功率的增大,薄膜沉积速率增大,薄膜结晶质量提高。采用晶体靶Cd0.9Zn0.1Te溅射CdZnTe薄膜时,无论是在何种功率下CdZnTe薄膜中的Cd原子成分均高于Te原子成分,Cd原子表现为择优溅射原子。     

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.     

溅射气压对直流磁控溅射ZnO:Al薄膜的影响(英文)

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上沉积ZnO:Al(AZO)薄膜,溅射气压为0.2～2.2 Pa.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针和紫外–可见分光光度计对AZO薄膜的相结构、微观形貌和电光学性质进行了表征.结果表明:薄膜的沉积速率随着溅射气压的增大而减小,变化曲线符合Keller-Simmons模型;薄膜均为六角纤锌矿结构,但择优取向随着溅射气压发生改变;溅射气压对薄膜的表面形貌有显著影响;当溅射气压为1.4 Pa时,薄膜有最低的电阻率(8.4×104 Ω·cm),高的透过率和最高的品质因子Q.     

直流/射频耦合反应磁控溅射法类金刚石薄膜的制备与分析

采用直流/射频耦合反应磁控溅射法在Si(111)衬底上使用高纯石墨靶材制备出了类金刚石(DLC)薄膜。分别采用表面轮廓仪、激光拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜、白光干涉仪、纳米压痕对薄膜的性能进行了表征和分析。研究了沉积过程中不同工作气压(0.35~1.25Pa)对薄膜沉积速率、结构、表面形貌及力学性能的影响。研究表明,随着工作气压的升高,薄膜的沉积速率逐渐减小,薄膜中sp3含量先升高后降低;薄膜表面粗糙度随工作气压的升高呈现出先降低后升高的趋势,且在工作气压为1.0Pa时达到最小值6.68nm;随着工作气压的升高,薄膜的显微硬度与体弹性模量先升高后降低,且在工作气压为1.0Pa时分别达到最大值11.6和120.7GPa。     

制备工艺参数对无氢类金刚石薄膜结构及光学性能的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃基底和单晶硅片上制备了无氢DLC薄膜。采用多种技术手段表征了不同工艺参数下制备的DLC薄膜的结构及光学性能。结果表明,溅射功率、工作气压、基底温度和氩气流量的变化对薄膜结构、透过率和光学带隙有较大影响。薄膜内部sp~3键含量、可见光透过率及光学带隙都随溅射功率或基底温度的增加而减小,随工作气压的增大而增加,随氩气流量的增加先增大后减小。在工作气压为2.0Pa时,可制备出I_D/I_G为0.86、可见光区平均透过率为85%、光学带隙为1.68eV的DLC薄膜。     

磁控溅射靶材刻蚀特性的模拟研究

靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素.本文用有限元 分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particle in cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopping and range of ions in matter)模拟了靶材的溅射特性,得到了靶材的刻蚀形貌和刻蚀速度,并讨论了不同工作气压和不同阴极电压对靶材刻蚀的影响.模拟结果表明:靶材刻蚀形貌与磁场分布有关,磁通密度越强,对应的靶材位置刻蚀越深;靶材的刻蚀速度随阴极电压的增大而增大,而当工作气压增大时,靶材的刻蚀速度先增大后趋向平衡,当工作气压超过一定的值时,刻蚀速度随气压的增大开始减小.模拟结果与实验观测进行了比较,二者符合较好.     

CoTaZr薄膜的制备及结构研究

室温下采用直流磁控溅射法在玻璃基片上沉积CoTaZr薄膜。利用EDS、SEM、XRD等方法研究溅射气压、功率对CoTaZr薄膜成分、生长形貌和组织结构的影响。结果表明,溅射功率为96W时,沉积制备的薄膜成分随Ar气压变化不大,薄膜成分基本稳定。在溅射气压为2Pa、功率为96W时,成功制备出具有非晶+纳米晶结构的CoTaZr薄膜。在2Pa时,随着功率的增大,薄膜由1区、T区向3区转变;在96W时,随着气压的增大,薄膜由3区向T区或1区转变。     

直流磁控溅射铝纳米颗粒膜的微结构及电学特性

采用直流磁控溅射法,以高纯铝(99.99%)为靶材,高纯氩气(99.999%)为起辉气体,在经机械抛光的单晶Si衬底上制备铝纳米颗粒薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、光学薄膜测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪分别测试了铝纳米颗粒薄膜的晶相结构、薄膜厚度、表面形貌及电阻率。XRD衍射图谱表明此薄膜为面心立方的多晶结构,择优取向为Al(111)晶面。随溅射功率由30 W增至300 W,铝纳米颗粒薄膜的沉积速率由3.03 nm/min增加至20.03 nm/min;而随溅射压强由1 Pa增加至3 Pa,沉积速率由2.95 nm/min降低到1.66 nm/min。在溅射功率为150 W,溅射压强为1.0 Pa条件下制备的样品具有良好的晶粒分布。随溅射功率从80 W增大到160 W,样品电阻率由4.0×10-7Ω·m逐渐减小到1.9×10-7Ω·m;而随溅射压强从1 Pa增至3 Pa,样品电阻率由1.9×10-7Ω·m增加到7.1×10-7Ω·m。     

射频磁控溅射制备Bi2Te3热电薄膜

通过射频磁控溅射，在溅射气体为Ar，气压为1Pa，溅射功率为120W时分别在聚氨酯和玻璃基底上沉积了不同厚度的Bi2Te3薄膜。Bi2Te3薄膜主要是以（221）晶面平行于基底进行外延生长，先在基底形成大量微小晶粒，合并长大成典型的纤维状组织结构。在此条件下薄膜生长速率为26nm/min，通过控制溅射时间可沉积几纳米到几微米不同厚度的薄膜。得到的p-型半导体Bi2Te3薄膜，其电阻率随薄膜厚度的增大而减小。     

工作气压对磁控溅射ZAO薄膜性能的影响

工作气压在ZnO∶Al(ZAO)薄膜制备过程中是一个重要的工艺参数,直接决定着薄膜的性能。本文利用中频交流磁控溅射方法,采用氧化锌铝(ZnO与Al2O3的质量比为98∶2)陶瓷靶材,在基体温度为250℃,工作气压范围为0.2～8.0Pa条件下,制备了ZAO薄膜。利用X射线衍射仪和原子力显微镜对薄膜的结构和形貌进行了分析和观察,利用分光光度计和霍尔测试仪测量了薄膜的光学和电学性能,研究了制备薄膜时不同的工作气压(氩气压力PAr)对薄膜的结构、形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明:随着工作气压的增加,薄膜的电阻率先略有下降然后上升,相应地,载流子浓度和迁移率先略有上升然后下降,而可见光谱平均透过率保持在80%以上。当基体温度为250℃,氩气压力为0.8Pa时,薄膜的电阻率最低,为4.6×10-4Ω·cm,方块电阻为32Ω时,在范围为490～600nm的可见光谱内的平均透过率可达90.0%。     

Ca_(1-1.5x)WO_4:Eu_x发光薄膜的射频溅射制备技术研究

以Ca0.64WO4:Eu0.24陶瓷为靶材,采用射频溅射法在硅片上沉积了Ca1-1.5xWO4:Eux薄膜,利用正交试验研究了溅射时间、气压和功率对Ca1-1.5xWO4:Eux薄膜的红光(616 nm)发光强度的影响;并利用荧光光谱仪和X射线光电子能谱(XPS)仪研究了薄膜的发光性能和成分。极差分析说明,溅射气压、时间和功率都会影响薄膜的发光强度,溅射时间的影响尤为重要。为提高发光强度,溅射气压宜控制在0.2 Pa左右,溅射时间在140 min。成分分析表明,薄膜中钙元素含量显著低于靶材中的含量,但铕元素含量显著偏高。研究还表明,靶材中Ca、W、O和Eu元素的溅射产额比为1∶1.79∶1.84∶2.28。XPS分析和光致发光谱都说明,薄膜中的Eu元素同时存在+3和+2价。     

真空室压力对低压等离子喷涂成形钨靶材显微组织及性能的影响

采用低压等离子喷涂成形技术制备片状及回转体钨靶材,分析真空室压力对钨靶材致密度、氧质量分数、微观结构、显微硬度及抗拉强度等性能的影响,并对片状钨靶材的磁控溅射镀膜进行研究。结果表明:随着真空室压力由1.3×104Pa增大至3.9×104Pa,钨粉充分熔化铺展,未熔W颗粒减少,钨靶材氧含量稍有提高,致密度,显微硬度和抗拉强度分别增大至97.2%,377.8HV0.025及201.1MPa。然而,当真空室压力进一步增大至6.5×104Pa后,钨靶材层片结合界面形成絮状的W3O夹杂层,氧含量增大至0.71%,其各项性能反而有所降低。低压等离子喷涂成形片状钨靶材(3.9×104Pa真空室压力)可磁控溅射沉积出平整、致密、连续的钨薄膜,镀膜厚度约为300nm。XRD结果表明,钨薄膜为体心立方结构,沿(110)方向择优生长。磁控溅射离子的均匀轰击导致钨靶材表面快速溅射及均匀减薄,溅射表面及截面较为平整、光滑,溅射凹坑接近纳米级。     

射频溅射工艺参数对AZO薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜,研究了衬底温度及溅射工作压强对沉积薄膜的晶体结构、表面形貌及电学性能的影响。结果显示,随衬底温度增加,薄膜的结晶结构发生显著变化,而溅射工作气压增加主要影响沉积薄膜(103)面与(002)面的相对强度。薄膜的表面形貌受温度影响严重,而气压对形貌的影响相对较小。衬底温度增加,薄膜的电阻率急剧降低,迁移率和载流子浓度都显著增加,而工作气压增加则导致电阻率先减小后增大。     

直流磁控溅射沉积钽膜的结构与性能研究

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了钽薄膜,研究了溅射气压和电流对钽膜相结构、表面形貌、硬度以及耐磨性的影响。XRD结果表明:钽膜主要由α(体心立方结构) β(四方体结构)混合相组成,在合适的实验条件下(0.65 Pa、0.6 A)可以得到单一的α相结构,并呈现(110)择优取向。随着溅射电流的提高,钽膜中β相减少,α相由(110)择优取向变成随机取向;压强的提高导致了α相减少,并且在0.8 Pa时发生了部分β相转变,膜层逐渐转变成以β相为主的两相结构。AFM结果表明粗糙度随压强的增大而提高。随着气压和电流的提高,钽膜的显微硬度增大,而耐磨性则呈现下降的趋势。大的电流和低的气压有利于获得-αTa。     

氩气和氪气磁控溅射对Zr-Co-RE薄膜微观结构和吸氢性能的影响

为了获得吸气性能较好的Zr-Co-RE(RE为La和Ce稀土元素)吸气剂薄膜，采用直流磁控溅射方法，分别在氩气和氪气气氛中，通过改变沉积气压研究制备了不同结构的Zr-Co-RE薄膜。运用场发射扫描电镜、X射线衍射仪分析了不同溅射气压下溅射气氛对薄膜结构的影响；采用动态定压法分别测试了在氩气和在氪气中沉积的薄膜的吸氢性能，分析了溅射气氛和薄膜结构对吸氢性能的影响。结果表明，在同等气压下，用氩气溅射沉积的薄膜较致密，用氪气溅射沉积的薄膜表面分布有较多的团簇结构和裂纹结构，薄膜呈明显的柱状结构，且柱状组织间分布着大量的界面和间隙，为气体扩散提供了更多的路径；随着氩气和氪气气压增大，薄膜含有更多的裂纹和间隙结构，连续性柱状结构生长更明显，裂纹更深更宽，比表面积更大，有利于提高薄膜的吸氢性能。     

直流溅射工艺参数对Mo薄膜结构及电性能的影响

采用直流磁控溅射法在SLG衬底上沉积Mo薄膜,对不同溅射功率和溅射工作气压下沉积的薄膜进行X射线衍射、SEM(扫描电子显微镜)、电阻率测试,讨论了工艺参数对沉积Mo薄膜相结构、表面微观形貌、薄膜沉积速率和电学性能的影响。结果表明,随着溅射功率的增加,薄膜的结晶性能变好,沉积速率提高,在沉积功率范围内薄膜均匀致密,表面无空隙,电阻率较低;随着溅射工作气压增加,薄膜结晶性能变差,沉积速率先增加后降低,在沉积工作气压范围内,薄膜致密;随气压降低,电阻率急剧减小。因此,较高的溅射功率和较低的工作气压沉积的Mo薄膜更适合作CIGS薄膜太阳电池的BC层(背接触层)。     

FePt单层连续膜和颗粒膜的制备与磁性能研究

利用磁控溅射在不同Ar气压下制备了不同膜厚的FePt薄膜。利用透射电镜(TEM)研究了溅射气压和膜厚对薄膜形貌的影响,利用振动样品磁强计(VSM)研究了溅射气压和膜厚对薄膜磁性能的影响。结果表明溅射气压和膜厚对溅射态单层FePt薄膜的表面形貌、颗粒尺寸有很大影响。随着溅射气压的增大,颗粒尺寸减小,从连续膜转变成颗粒膜;随着膜厚的增加,颗粒尺寸变大,从颗粒膜变成连续膜。通过调节溅射气压可以控制FePt的岛状结构,从而获得较理想的FePt颗粒薄膜。溅射气压和膜厚对经过热处理的L10-FePt薄膜的磁性能有很大影响。随着溅射气压增加,形核场由正值转变成负值,矩形比有增大趋势;随着厚度的增加,无序-有序相转变更充分。     

MgO(001)基片上沉积Ni-Mn-Ga薄膜相变行为和磁性能研究

采用室温沉积高温退火的方式在单晶MgO(001)基片上制备了具有马氏体相变的铁磁Ni-Mn-Ga薄膜。沉积态薄膜呈柱状晶结构,高温退火后柱状晶的晶界变得模糊。溅射气压为0.5Pa和0.2Pa的薄膜的马氏体相变起始温度分别为290K和332K,溅射气压改变了薄膜成分,进而改变了相变温度。根据300K测得的磁化曲线,退火后溅射气压为0.5Pa和0.2Pa的薄膜分别显示出软磁和硬磁特性,这与M-T曲线的结果是相符的。室温下,0.5Pa薄膜的磁畴形貌呈现出迷宫状;而0.2Pa样品则显现出马氏体的浮凸,与它的磁畴形貌直接关联。     

溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在玻璃衬底上使用掺杂3%(质量分数)Al2O3的ZnO陶瓷靶材制备出了掺铝氧化锌(ZnO∶Al,AZO)透明导电薄膜。分别用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行了表征和分析。研究了溅射过程中不同氩气压强(0.3~1.2Pa)对薄膜结构、形貌及光电性能的影响。XRD测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈c轴择优取向的纤锌矿结构。当氩气压强为0.3Pa时,AZO薄膜的电阻率最低为6.72×10-4Ω·cm。所有样品在可见光波段的平均透过率超过85%。