工艺参数对磁控溅射TaOx薄膜离子导体性能的影响

采用射频反应磁控溅射工艺,以纯钽为靶材,在WO3/ITO/Glass基材上制备TaOx薄膜,研究氧含量、溅射功率等制备工艺参数对TaOx薄膜性能的影响.用三位电极法和透射光谱等方法检测薄膜的离子导电性能,结果表明:所得的TaOx薄膜主要为非晶态,在一定范围内,在较低的溅射功率和较低的氧含量实验条件下制备的TaOx薄膜具有较好的离子导电性能.     

直流反应磁控溅射法淀积ZrN薄膜

采用直流反应磁控溅射法淀积ＺｒＮ薄膜，发现在晶向硅片上ＺｒＮ薄膜按晶向生长。控制生长工艺可以获得ＺｒＮ晶向的外延生长膜。     

反应RF磁控溅射法制备氧化铝薄膜及其介电损耗

在氧气和氩气的混合气氛中,利用反应射频磁控溅射铝靶制备了非晶氧化铝薄膜,其直流介电强度为３－４ＭＶ／ｃｍ。当固定氩气流量,改变氧分压时,薄膜沉积速率先减小,再增大,然后又减小。适当的低工作气压和溅射功率下,薄膜的介电损耗可以达到０．４％,小于已报道的关于非晶氧化铝薄膜的损耗。从１００Ｈｚ到５ＭＨｚ,所有的样品均未显示出可见的极化驰豫引起的损耗峰。     

磁控溅射法制备氮化碳薄膜的研究进展

简要评述了磁控溅射法制备氮化碳(CNx)薄膜的研究进展的现状,以及磁控溅射法制备氮化碳(CNx)薄膜过程中工艺参数对薄膜的结构和性能的影响,展望了氮化碳研究的发展趋势.     

磁控溅射制备铁掺杂氮化铜薄膜的研究

采用反应磁控溅射法在氮气分压0.5Pa、基底温度100℃条件下,在玻璃基底上分别制备了氮化铜薄膜和铁掺杂氮化铜薄膜.XRD显示氮化铜薄膜择优(111)晶面生长,铁掺杂使氮化铜薄膜的结晶程度减弱.AFM显示铁掺杂使氮化铜薄膜粗糙度增加.铁掺杂不同程度地提高了氮化铜薄膜的沉积速率和电阻率.     

磁控溅射MoO_3半导体功能薄膜的制备与结构性能研究

采用射频磁控溅射技术分别在Si(100)和玻璃衬底上通过调整不同的溅射功率和退火温度成功制备了MoO3薄膜。利用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见光分光光度计、接触角测量等进行了表征和分析。X射线衍射表明400℃以上沉积的MoO3结晶薄膜属正交晶系,沿(0k0)(k=2n)取向择优生长,衍射峰强度和薄膜的结晶度随溅射功率的提高逐渐增强;利用扫描电镜观察表面形貌,发现结晶的薄膜表面发生了不同程度的变化,由初期均匀分布的纳米细长状颗粒长大成二维片状结构;紫外可见光分光光度计测试表明,薄膜在可见光区具有良好的光学透过性,平均透过率达60%以上;接触角测量发现薄膜呈明显亲水性,通过后续的表面氟化改性热处理,实现了薄膜亲水-疏水的润湿性能转换。     

平面射频磁控溅射法制备YSZ薄膜及性能

研究了应用射频磁控溅射法在不同基板上制备ＹＳＺ薄膜和工艺条件对其微观结构的影响。结果表明,在清洁的基板上制备的ＹＳＺ 薄膜经６００ ℃以上热处理后,薄膜表面致密均匀,无裂纹,薄膜与基板的结合紧密。薄膜具有较高的电导率,完全可以作为固体电解质使用。     

磁控溅射制备纳米TiO2半导体薄膜的工艺研究与晶型分析

通过射频反应磁控溅射在玻璃基片上制备TiO2薄膜.采用X射线衍射仪、Ranman光谱仪和原子力显微镜研究退火温度对薄膜晶体结构和表面形貌的影响;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响.结果表明:磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火,发现300℃退火薄膜没有结晶,薄膜表面呈圆形离散的颗粒状;400℃退火出现锐钛矿结构,是连续的致密均匀薄膜;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,(101)方向开始优先生长,空隙率变大,且锐钛矿结构更完整.随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197 cm-1,出现了Eg振动模式.和标准的单晶TiO2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的.氩氧比分别为9:1、7:3和6:4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼光谱显示氩氧比为7:3时结晶要完善些.     

氧氩比对磁控溅射ZnO薄膜结构及光致发光性能的影响

采用射频反应磁控溅射法以不同的氧氩比在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对薄膜进行了退火处理;利用X射线衍射仪（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对薄膜的物相组成和表面形貌进行了分析,利用荧光分光光度计对ZnO薄膜的室温光致发光（PL）谱进行了测试。结果表明：当氧氩气体积比为7∶5时,所制备的ZnO薄膜晶粒细小均匀,薄膜结晶质量最好;ZnO薄膜具有紫光、蓝光和绿光三个发光峰,随着氧氩比的增加,蓝光的发射强度增强,而紫光和绿光的发射强度先增强后减弱,当氧氩气体积比为7∶5时紫光和绿光的发射强度最强。     

装饰薄膜ZrN的中频反应磁控溅射沉积工艺研究

利用中频反应磁控溅射技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上沉积ZrN薄膜。通过控制N/Ar、溅射功率和基体偏压等参数,得到不同实验条件的ZrN膜层。通过对膜层颜色测量和AES分析,研究N分压强对ZrN膜层质量的影响。实验结果表明：工作气压0.3Pa,溅射功率5kW,基体偏压-150V、占空比50%等工艺参数一定的前提下,N分压强在不同的范围内,可以分别制备出视觉效果类似于18K、23K和纯金的氮化锆膜层。     

反应射频磁控溅射制备高k氧化锆薄膜及介电性能的研究

在氧气和氩气的混合气体中,在O2/Ar混和气总流量固定的条件下,通过调节O2/Ar流量比,采用反应RF磁控溅射法制备了具有高介电常数的氧化锆薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)研究了O2/Ar流量比与薄膜微观组织和结构、表面平整度之间的关系,并测试分析了在不同O2/Ar流量比下溅射沉积的Al/ZrO2/SiO2/n型Si叠层结构的C V特性曲线。实验结果表明O2/Ar流量比与薄膜微观组织和结构有一定的关系。纯氧气氛下沉积的ZrO2薄膜基本上为纳米级的微晶,晶体结构为单斜结构(a=5.17、b=5.26、c=5.3、α=γ=90°,β=80.17°),在O2/Ar流量比为1∶4混合气氛下制备出了具有非晶结构的均质ZrO2薄膜;低的O2/Ar流量比下溅射得到的ZrO2薄膜样片,均方根粗糙度较低,表面平整度较好;在O2/Ar流量比为1∶4左右时,ZrO2薄膜的相对介电常数达到25。     

非平衡磁控溅射沉积Ta-N薄膜的结构与电学性能研究

采用直流反应非平衡磁控溅射技术在单晶Si(100)和玻璃表面沉积氮化钽(Ta-N)薄膜,分别测试了薄膜的结构、成分、电阻率和吸收光谱,研究了氮氩流量比(N2∶Ar)变化对Ta-N薄膜的结构和电学性能的影响.研究结果表明随N2∶Ar增加,依次生成六方结构的γ-Ta2N、面心立方结构(fcc)的δ-TaNx、体心四方结构(bct)的TaNx;N2∶Ar在0.2～0.8的范围内,Ta-N薄膜中只存在着fcc δ-TaNx;当N2∶Ar＞1之后,Ta-N薄膜中fcc δ-TaNx和bct TaNx共存.Ta-N薄膜电阻率随N2∶Ar流量比增加持续增加,当N2∶Ar为1.2时,薄膜变为绝缘体,光学禁带宽度为1.51eV.     

磁控溅射非晶CNx薄膜的热稳定性研究

为了研究非晶CNx薄膜的热稳定性,采用射频磁控溅射方法沉积了非晶CNx薄膜样品,并在真空中退火至900℃,利用FTIR,Raman和XPS谱探讨了高温退火对CNx薄膜化学成分及键合结构的影响.研究表明:CNx薄膜样品中N原子分别与sp、sp2和sp3杂化状态的C原子相结合,退火处理极大地影响了CN键合结构的稳定性;当退火温度低于600℃时,膜内N含量的损失较少,CNx薄膜的热稳定性较好,退火温度超过600℃时,将导致CNx膜中大多数C、N间的键合分离,造成N大量损失,膜的热稳定性下降;退火可促使膜内sp3型键向sp2型键转变,在膜中形成大量的sp2型C键,导致CNx膜的石墨化.     

反应磁控溅射的进展

反应磁控溅射被广泛应用于制备化合物薄膜。本文分析了反应磁控溅射中迟滞效应、靶中毒与打火现象,讨论了提高反应磁控溅射沉积速率、抑制靶面打火与保持溅射过程稳定性的途径。在阐述了近年来反应磁控溅射量新研发进展的基础上,介绍了中频溅射在减反膜、高反膜和低辐射率膜工业化生产中的应用。     

反应磁控溅射法沉积的氟化类金刚石薄膜的结构分析

以高纯石墨作靶、Ar／CHF3作源气体采用射频反应磁控溅射法室温下制备了氟化类金刚石薄膜(F-DLC)。发现随着射频功率的增加,F-DLC薄膜拉曼光谱的D峰与G峰强度之比ID／IG加大,薄膜中芳香环式结构比例上升。红外吸收光谱则显示射频功率增加导致薄膜中的氟含量上升．氟原子与碳原子以及芳香环的耦合加强。控制射频功率可以有效调制薄膜中的氟含量以及芳香环结构的比例,F—DLC可能成为热稳定性较好的碳氟薄膜。     

钢基耐磨SiC薄膜制备研究

用磁控溅射的方法在40Cr钢的表面制得了SiC薄膜.通过X射线衍射、傅里叶红外光谱分析、摩擦磨损以及划痕试验研究了工艺参数、溅射方式对薄膜性能的影响.结果表明:室温下,用磁控溅射法制备的SiC薄膜具有非晶态结构;傅立叶红外光谱证实了薄膜中除了Si-C键的存在外还有大量的Si-Si键;在相同的工艺参数下用射频溅射法制备的薄膜表面更为光滑致密,与基体结合更好;采用射频溅射法,在功率200W,时间为2h,工作气压为0.1Pa条件下制备的SiC薄膜性能最佳.     

磁控溅射法制备V掺杂Cu_3N薄膜研究

利用磁控溅射法成功制备了V掺杂Cu3N薄膜。XRD显示随着V掺入浓度的升高,薄膜的择优生长取向由(111)面向(100)面转变。SEM结果表明向Cu3N薄膜中掺入V,薄膜的晶体颗粒形态发生了变化。从对薄膜样品进行的光反射率、电阻率和显微硬度测试结果可以看出,薄膜中掺入适当浓度V对其光吸收、导电性和力学性能有一定程度的改善。     

Characterization of zirconium oxynitride films obtained by radio frequency magnetron reactive sputtering

Thin ZrN_xO_y films are deposited on Si (100) substrates by radio frequency (RF) reactive magnetron sputtering of a zirconium target in an argon-oxygen-nitrogen mixture. The Φ_N2/Φ_{(Ar + N2 + O2)} ratio was varied in the range 2.5%-100% while the oxygen flux was kept constant. The films were characterized by combining several techniques: X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction and Secondary Ion Mass Spectroscopy. The relationship between structural and compositional properties and the sputtering parameters was investigated. Increasing nitrogen partial pressure in the gas mixture, a chemical and structural evolution happens. At lowest nitrogen flux, ZrN cubic phase is formed with a very small amount of amorphous zirconium oxynitride. At highest nitrogen flux, only crystalline ZrON phases were found. For the films obtained between these two extremes, a co-presence of ZrN and ZrON can be detected. In particular, chemical analysis revealed the co-presence of ZrO₂, ZrN, ZrON and N-rich zirconium nitride which is correlated with the Φ_N2/Φ_{(Ar + N2 + O2)} values. A zirconium nitride crystal structure with metal vacancies model has been considered in order to explain the different chemical environment detected by X-ray photoelectron spectroscopy measurements. The metal vacancies are a consequence of the deposition rate decreasing due to the target poisoning. It's evident that the growth process is strongly influenced by the zirconium atoms flux. This parameter can explain the structural evolution.     

Deposition of c-axis orientation aluminum nitride films on flexible polymer substrates by reactive direct-current magnetron sputtering

Aluminum nitride (AlN) piezoelectric thin films with c-axis crystal orientation on polymer substrates can potentially be used for development of flexible electronics and lab-on-chip systems. In this study, we investigated the effects of deposition parameters on the crystal structure of AlN thin films on polymer substrates deposited by reactive direct-current magnetron sputtering. The results show that low sputtering pressure as well as optimized N₂/Ar flow ratio and sputtering power is beneficial for AlN (002) orientation and can produce a highly (002) oriented columnar structure on polymer substrates. High sputtering power and low N₂/Ar flow ratio increase the deposition rate. In addition, the thickness of Al underlayer also has a strong influence on the film crystallography. The optimal deposition parameters in our experiments are: deposition pressure 0.38 Pa, N₂/Ar flow ratio 2:3, sputtering power 414 W, and thickness of Al underlayer less than 100 nm.