离子束溅射沉积Ta2O5光学薄膜的实验研究

根据择优溅射的理论,在不同的通氧方式下,详细分析了离子辅助对离子束溅射沉积Ta2O5薄膜光学特性的影响。结果表明,在薄膜生长的过程中,由于氩离子的轰击作用,薄膜中的氧原子被优先溅射出来,造成了薄膜化学剂量比失调、吸收增加。但是,通过优化辅助离子源中氧气的比例,可获得合理化学剂量比、低损耗的Ta2O5薄膜。     

离子束溅射沉积作用下聚四氟乙烯膜的制备和结构分析

本文首先利用离子束溅射聚四氟乙烯靶材的方法制备了薄膜，进而研究了其结构。由ＸＰＳ的结果可知，所得薄膜主要由ＣＦ２结构组成；由ＦＴ－ＩＲ的结果可知，在１１６９ｃｍ＾－１和１０８３ｃｍ＾－１处出现了Ｃ－Ｆ的最强吸收峰，在７３４ｃｍ＾－１，６１９ｃｍ＾－１和５００ｃｍ＾－１处出现了聚四氟乙烯的特征吸收峰。ＸＰＳ和ＦＴ－ＩＲ的结果是一致的，所得薄膜呈现聚四氟乙烯的结构特征。     

溅射方位对IBS沉积TbDy-Fe薄膜性质的影响

本文采用铸造合金靶材和离子束溅射(IBS)技术制备TbDy-Fe超磁致伸缩薄膜(GMFs),研究了不同溅射方位(α角)对冷基片成膜过程和薄膜性质的影响.结果表明,在给定的溅射角范围内,薄膜表面平整光滑,组织致密,膜厚均匀且与基片结合良好,膜的结构均为非晶态;成膜生长速率、膜层成份以及λ值随α角的改变均呈现规律性的变化,当α角为α6左右时,沉积速率最大;在α角为α5左右范围内,膜层的成份最接近于靶材成份;α角在α4附近时用Tam 法试验测定在Hmax＝0.57 T下的磁伸值λ∥可达970×10-6,在中低场强H=0.25 T下,λ∥值达到710×10-6.     

离子束溅射制备Co／Pt多层膜的结构和磁性

采用离子束溅射技术制备了Ｃｏ／Ｐｔ多层膜，并研究了多层膜的结构和磁性随Ｃｏ层厚度或Ｐｔ层厚度的变化关系。结果表明Ｃｏ层呈现出ｈｃｐ结构的（００２）结构，Ｐｔ层表现出ｆｃｃ结构的（１１１）织构。当Ｃｏ层和Ｐｔ层都比较薄时，界面有Ｃｏ－Ｐｔ的化合物形成。     

离子束溅射制备Co/Pt多层膜的结构和磁性

采用离子束溅射技术制备了Co／Pt多层膜，并研究了多层膜的结构和磁性随Co层厚度（tCo）或Pt层厚度（tPt）的变化关系。结果表明Co层呈现出hcp结构的（002）织构，Pt层表现出fcc结构的（111）织构。当Co层和Pt层都比较薄时，界面有Co-Pt的化合物形成。当tPt=2．4nm而tCo在0．6～2．4nm变化时，样品的磁矫顽力（Hc）随tCo增加而下降，饱和磁化强度（Ms）随tCo增加而增加。当tCo=1．2nm而tPt在1．2～4．8nm变化时，Hc呈现先升后降的变化，Ms随tPt增大而减小。样品的Hc还受调制周期（D）和周期数ny的影响，通过对Co层和Pt层的厚度比、调制周期、周期数的设计，可以获得较大的磁矫顽力。     

离子束溅射制备Si／Ge多层膜研究

采用离子束溅射方法在Si衬底上制备Si／Ge多层膜，通过改变生长温度、溅射速率等因素得到一系列Si／Ge多层膜样品；通过X射线衍射、Raman散射等表征方法研究薄膜结构与生长条件的关系。在小束流（10mA）、室温条件下制备出界面清晰、周期完整的Si／Ge多层膜。     

离子束溅射Si／Ge多层膜的界面结构研究

采用离子束溅射技术，在玻璃衬底上制备了不同周期数的Si／Ge多层膜样品。通过Raman光谱和X射线小角衍射对薄膜进行了表征和分析，发现随着生长周期数的增加，层与层之间的互扩散效应逐渐减弱，界面结构逐渐清晰，生长周期为25的样品界面最平整。     

聚焦离子束系统中微波离子枪的束光学特性研究

通过实验和数值模拟研究聚焦离子束中微波离子枪的离子束光学特性，该离子枪由微波等离子体源和Ｏｒｌｏｆｆ－Ｓｗａｓｏｎ透镜组成。该透镜除了广泛应用于场致发射离子枪外，在等离子体源情况下，也能获得很好的离子束光学性能。     

离子束溅射制备CuInSe_2薄膜的研究

利用离子束溅射沉积技术,设计三元复合靶,直接制备CuInSe_2(CIS)薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计检测在不同衬底温度和退火温度条件下制备的CIS薄膜的微结构、表面形貌和光学性能.实验结果表明:使用离子束溅射沉积技术制备的CIS薄膜具有黄铜矿结构,在一定的条件下,适当温度的热处理可以制备结构紧密、颗粒均匀、致密性和结晶性良好的CIS薄膜,具有强烈的单一晶向生长现象.     

中频反应磁控溅射制备AlN薄膜的工艺研究

利用中频反应磁控溅射成功制备了AIN薄膜。研究了过程参数例如靶电流、溅射气压和氮浓度对AIN薄膜沉积速率和光学性能的影响规律。实验结果表明，在优化制备工艺的基础上，能够制备出具有优良光学性能（高折射率、低消光系数、高透射率）的AIN薄膜。     

离子束反应溅射ZnO薄膜的晶体结构及光学、电学性质研究

采用离子束反应溅射法在玻璃基片上沉积了一系列ZnO薄膜样品.通过对薄膜样品XRD谱的分析,发现基片温度和溅射氧分压是同时影响ZnO薄膜沿c轴择优取向生长的重要因素.在基片温度350 ℃,氧分压1.3 的溅射条件下,得到了完全沿c轴取向生长的只有(002)晶面的ZnO薄膜.薄膜的吸收光谱测量结果表明,基片温度和氧分压对ZnO薄膜的光学禁带宽度有重要影响.不同氧分压、不同基片温度制备的薄膜电阻率相差很大.     

双靶共溅射沉积碳掺杂AlN薄膜的光学性能研究

采用双靶共射频反应磁控溅射在单晶Si(100)和石英基底上制备了碳掺杂氮化铝(AlN)薄膜,探究碳含量对AlN薄膜光学性能的影响。发现铝靶和石墨靶双靶共溅射沉积时,所制备AlN薄膜中碳含量比单一铝靶溅射时沉积的AlN薄膜中的碳含量低:双靶共溅射时,随着石墨靶射频放电功率由20 W增加到40 W,薄膜中的碳含量由2.10%降低到1.91%,单一铝靶溅射时,薄膜中的碳含量为3.50%,这是由于双靶共溅射沉积时,真空室中的反应气体氮气参入石墨靶放电,生成CN基团,这些CN基团又和背景真空中的残余氧化碳气体反应,生成可挥发且稳定的CNO基团,从而降低了薄膜生长表面氧化碳的面密度,导致薄膜中的碳含量减少。利用X射线衍射分析、X射线光电子能谱和紫外-近红外光谱等检测方法对AlN薄膜进行表征。结果表明:薄膜中的碳含量对其光学性能有显著影响,当单一铝靶溅射时,薄膜中碳含量较高(3.50%),AlN薄膜禁带宽度较小,为3.90 eV;当石墨靶功率为20、25、30、40 W时,碳含量较低(2.10%、1.81%、1.83%、1.91%),AlN薄膜禁带宽度较大,为4.85、4.91、4.88和4.81 eV。这是由于碳杂质导致薄膜缺陷密度增加,结晶质量变差,从而使禁带宽度减小。     

溅射制备非晶氮化镓薄膜的光学性能

利用直流磁控溅射方法制备了GaN薄膜. X射线衍射及Raman光谱结果表明薄膜样品为非晶结构; 傅立叶红外光谱表明薄膜样品的主要吸收峰为Ga--N键的伸缩振动; 光致发光测试得到了360nm处的紫外发光谱; 测量薄膜样品的紫外-可 见谱, 并利用Tauc公式计算得到样品的光学带隙为3.74eV, 这与光致发光谱得到的结果是一致的.     

直流磁控溅射功率对溅射生长GZO薄膜光电性能的影响

本文采用直流磁控溅射沉积系统在玻璃基底上沉积镓掺杂氧化锌(GZO)薄膜,将溅射功率从120W调整到240W,步长为30W,研究功率变化对GZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明,溅射功率对GZO薄膜电阻率有显著的影响。溅射功率为210W时薄膜呈现最低电阻率为3.31×10~(-4)Ω·cm,可见光波段平均光学透光率接近84%。随着溅射功率的增加,薄膜表面形貌和生长形态发生较大变化,并直接得到具有一定凸凹不平的微结构,GZO薄膜的致密性先增加后降低。     

NiO/Ag/NiO透明导电膜光电特性研究

在室温条件下, 利用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了NiO/Ag/NiO透明导电膜, 研究了不同NiO层和Ag层厚度对三层膜可见光透过率和电阻特性的影响。结果分析表明:制备的NiO/Ag/NiO为N型透明导电膜。在400~800 nm的可见光区域内, 随着NiO和Ag层厚度的增加, 薄膜的透光率先增大后减小。NiO层厚度为30 nm且Ag层厚度为11 nm时, 叠层膜具有较好的光学特性, 其最大透过率为84%, 薄膜电阻为3.8Ω/sq, 载流子浓度为7.476×10²¹cm^-3。对薄膜透过率进行了计算机模拟, 发现结果与实验中大致趋势相同, 但因为折射率选择和薄膜界面等因素的影响, 在可见光区域后半段实验值大于计算值。     

溅射沉积ZnO/FC多功能有机-无机杂化膜

详述了ZnO/FC杂化膜的制备方法和基本性质.该杂化膜采用射频磁控溅射法通过二次溅射在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上沉积而成.所得杂化膜的性质强烈地依赖于制备条件.用AFM、UV、XPS以及静态水接触角表征了杂化膜的形貌、结构和特性.杂化膜的表面起伏不平.静态水接触角大于90°,表现出较好的疏水性,随着放电功率的增大,杂化膜的接触角逐渐增大,压力增加,接触角逐渐减小.杂化膜具有较好的紫外线吸收性能,显示出对紫外光的多重吸收-散射作用.是一种既具有疏水性又具有抗紫外线辐射的多功能有机一无机杂化膜.     

射频磁控溅射制备HfLaO薄膜结构和光学性能研究

采用射频磁控溅射技术制备HfLaO薄膜, 利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微结构, 通过紫外?可见光分光光度计测量了薄膜的透过谱, 计算了薄膜的折射率和禁带宽度, 利用原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌. 结果表明: 沉积态HfLaO(La: 25%~37%)薄膜均为非晶态, 随着La掺入量的增加, HfLaO薄膜的结晶化温度逐渐升高, HfLaO(La~37%)薄膜经900℃高温退火后仍为非晶态, 具有优良的热稳定性, AFM形貌分析显示非晶薄膜表面非常平整. 随着 La掺入量的增加, HfLaO薄膜的透射率先降后增, 在可见光范围薄膜均保持较高的透射率(82%以上). HfLaO薄膜的折射率为1.77~1.87. 随着La掺入量的增加, HfLaO薄膜的折射率呈先增后降的变化趋势, 同时HfLaO薄膜的Eg逐渐降低, 分别为5.9eV(La~17%)、5.87eV(La~25%)、5.8eV(La~33%)和5.77eV(La ~37%).     

磁控溅射法制备的CdS:Al薄膜的性质研究

采用Al和CdS双靶共溅射的方法, 调控Al和CdS源的沉积速率, 制备出不同Al掺杂浓度的CdS:Al薄膜。通过XRD、SEM、AFM、紫外-可见透射光谱分析、常温霍尔测试对CdS: Al薄膜的结构、形貌、光学和电学性质进行表征。XRD结果表明, 不同Al掺杂浓度的CdS:Al薄膜均为六方纤锌矿结构的多晶薄膜, 并且在(002)方向择优生长。SEM和AFM结果表明, CdS:Al薄膜的表面均匀致密, 表面粗糙度随着Al掺杂浓度的增加略有增加。紫外-可见透射光谱分析表明, CdS:Al薄膜禁带宽度在2.42~2.46 eV 之间, 随着Al掺杂浓度的增加而略微减小。常温霍尔测试结果证明, 掺Al对CdS薄膜的电学性质影响显著, 掺Al原子浓度3.8%以上的CdS薄膜, 载流子浓度增加了3个数量级, 电阻率下降了3个数量级。掺Al后的CdS薄膜n型更强, 有利于与CdTe形成更强的内建场, 从而提高太阳电池效率。用溅射方法制备的CdS:Al薄膜的性质适合用作CdTe薄膜太阳电池的窗口层。     

反应溅射Ti-Si-N纳米晶复合薄膜的微结构与力学性能

采用Ar、N2 和SiH4混合气体反应溅射制备了一系列不同Si含量的Ti Si N复合膜 ,用EDS、XRD、TEM和微力学探针研究了复合膜的微结构和力学性能。结果表明 ,通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Ti Si N复合膜。当Si含量为 (4～ 9)at%时 ,复合膜得到强化 ,最高硬度和弹性模量分别为 34 2GPa和 398GPa。进一步增加Si含量 ,复合膜的力学性能逐步降低。微结构研究发现 ,高硬度的Ti Si N复合膜呈现Si3 N4界面相分隔TiN纳米晶的微结构特征 ,其中TiN纳米晶的直径约为 2 0nm ,Si3 N4界面相的厚度小于 1nm。