偏压对中频反应磁控溅射AlN薄膜结构与性能的影响

采用离子束辅助中频反应磁控溅射技术在单晶硅及YG6硬质合金基体上沉积AlN薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、薄膜结合强度划痕试验仪等对薄膜结构及性能进行表征,着重研究了偏压对中频反应溅射沉积AlN薄膜结构和性能的影响.研究结果表明:所制备的AlN薄膜是由AIN相和A(I)相组成的,偏压的增大,有利于薄膜结晶度的提高,AlN沿(100)晶面择优取向增强;同时,随着偏压的增加,所沉积的AlN薄膜致密度和膜/基结合力均显著提高,而膜层沉积速率和膜基复合硬度则呈降低的规律.     

气压及偏压对磁控溅射TaN薄膜力学性能影响

采用电子回旋共振增强磁控溅射在不锈钢基体上制备六方相TaN薄膜,并研究了气压及偏压对TaN薄膜结构、力学性能的影响.利用X射线衍射、扫描电镜、原子力显微镜分析薄膜化学结构及形貌,利用纳米压痕、划痕实验仪对薄膜力学性能进行测定.研究表明,制备气压上升影响六方TaN相择优取向,气压、Ar/N2流量比及偏压改变对TaN薄膜力学性能有较大影响.实验证明在1.1×10-1 pa,偏压100 V下制备的TaN薄膜具有最高硬度32.4 GPa,最高结合力极限载荷27N.     

反应磁控溅射法制备厚度均匀分布超高导电性TiN电极薄膜

微电子器件的迅速发展对TiN电极薄膜电阻率、表面粗糙度以及厚度均匀性均提出了更高的要求。本文采用半导体工艺兼容的反应磁控溅射技术在单晶硅上制备TiN薄膜。通过XRR、GIXRD、四探针测试仪和AFM等表征手段系统研究了衬底偏压、工作气压和溅射电源对薄膜晶体结构和电阻率的影响规律。结果表明,当采用直流电源进行溅射镀膜时,在-200 V的衬底偏压和0.3 Pa的工作气压下,得到了沿(200)晶面择优生长、表面粗糙度为0.7 nm、电阻率为38.7 μΩ·cm 的TiN薄膜。在该工艺条件下,分别采用直流和射频电源在4英寸单晶硅衬底上制备TiN薄膜。最终采用射频电源可获得高导电性、原子级平滑且厚度均匀分布的薄膜。分析发现:在使用射频电源的放电溅射过程中,高频交变电场使放电空间的电子在电极之间震荡,产生比直流放电更有效的碰撞电离,因此射频磁控溅射比直流磁控溅射沉积的薄膜更致密。     

磁控溅射制备TiN薄膜影响因素的研究

采用磁控溅射法在硅基片表面沉积TiN薄膜,研究了溅射气压、氮气流量、氩气流量、溅射电流等溅射参数对TiN薄膜导电性能的影响.实验参数采用正交设计法选取,经模糊分析得出,所考察的因素对薄膜光催化性能的影响次序由大到小依次为溅射电流、气体流量、溅射气压.进一步研究影响最大的溅射电流对薄膜结构与电学性能的影响,结果发现:溅射电流的增大使溅射粒子的动能随之增大,薄膜生长加快;薄膜的电阻率存在最小值.     

负偏压对多弧离子镀TiN薄膜结构和沉积速率的影响

采用多弧离子镀设备在抛光后的高速钢表面沉积TiN薄膜,在其他参数不变的情况下,着重考察偏压对薄膜的沉积速率的影响.实验结果表明,随着负偏压的增加,沉积速率不断增加,但在负偏压达到一定值后,沉积速率又随偏压增大而减小.     

负偏压对PET上磁控溅射氧化铝薄膜的影响

以PET(对苯二甲酸已二醇脂)为基体,采用磁控溅射方法在其上制备Al2O3阻隔膜,研究负偏压对基体温度、镀膜表面形貌和镀膜化学成份的影响.研究表明,基体温度随着负偏压的增加而升高;Al2O3薄膜的表面形貌随着负偏压的增加粗糙度显著降低.XPS分析表明薄膜是满足化学成分配比的AlO3,而且薄膜的成分在较大的负偏压的范围内保持稳定;适当的负偏压有利于提高薄膜的阻隔性.     

304不锈钢磁控溅射TiNx薄膜不同偏压时的结构和耐蚀性能

基体偏压是影响磁控溅射TiNx薄膜结构和性能的关键因素,且TiNx薄膜的结构与其耐蚀性有极大的关系.利用直流反应磁控溅射技术,通过改变基体偏压在304不锈钢表面制备了具有结构缺陷和不同化学计量比的TiNx薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、电化学技术研究了TiNx薄膜的表面形貌、相结构和耐蚀性与偏压的关系.结果表明:TiNx薄膜的表面结构与偏压明显相关,适当的偏压有利于获得细小、均匀、致密和光滑的TiNx薄膜;TiNx薄膜为B1-NaCl型面心立方结构,其择优取向为(111)面,增加偏压有利于获得符合化学计量比的TiNx薄膜;致密、光滑和符合化学计量比的TiNx薄膜具有更低的腐蚀倾向;不同化学计量比的TiNx薄膜的腐蚀均为局部剥离,且与该处高密度结构缺陷相关;减少TiNx薄膜的针孔等结构缺陷对于提高其耐蚀性极为重要.     

偏压对磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学的影响

利用反应射频磁控溅射技术,通过对基体施加负偏压溅射ZnO薄膜,探讨了固定偏压下ZnO薄膜的表面形貌随沉积时间的演化以及不同偏压对ZnO薄膜表面形貌的影响. 研究结果表明,在-100V的偏压下,随着沉积时间的增加,ZnO薄膜的表面岛尺寸不断减小,密度逐渐变大. ZnO在基片表面成核过程中的本征缺陷成核阶段和轰击缺陷成核阶段的生长指数分别为(0.45±0.03)和(0.22±0.04),低速率成核过程基本消失;随着偏压增大,表面岛的尺寸变大,表面起伏增加. 偏压不但可以改变ZnO薄膜的成核和生长过程,而且影响薄膜的晶体取向.     

磁控溅射制备大面积原子级平滑超低电阻率TiN薄膜电极

利用射频反应磁控溅射法制备了大面积原子级平滑的TiN薄膜电极,针对衬底偏压对TiN电极性能与结构的影响进行了系统探究.采用四探针方阻测试仪、XPS、GIXRD和AFM等测试手段对TiN薄膜电极的电阻率、化学成分、择优取向、表面形貌及薄膜均匀性进行表征分析.结果表明,施加-200 V衬底偏压可获得超低电阻率的TiN薄膜电...     

大面积PET基中频反应磁控溅射沉积TiN隔热薄膜实验研究

本文讨论在柔性基材PET上沉积氮化钛(TiN)阳光控制膜——作为隔热薄膜.“隔热”是指对红外光区的有效阻隔.氮化钛(TiN)薄膜具有光谱选择透过性,因此可以作为阳光控制薄膜使用.实验采用中频孪生靶磁控溅射实验装置,在等离子体辐射监视系统( PEM)的控制下,在大面积PET柔性基材上沉积TiN隔热薄膜.实验主要研究了制备不同透光率的PET基TiN隔热膜并观察薄膜表面状况;对沉积的TiN薄膜用分光光度仪进行光谱透过率分析并计算各种透过率薄膜的光学性能参数,比较不同透过率的隔热效果;为了对该隔热薄膜的化学稳定性进行分析,还做了耐酸碱性测试.通过本实验为以后的大规模工业产业化发展奠定良好的基础.     

中频磁控反应溅射AlN薄膜及微观结构研究

采用中频磁控反应溅射工艺进行了氮化铝薄膜的制备,对沉积速率、晶体结构和表面形貌与氮气流量和溅射功率之间的变化关系进行了研究。结果表明,通过调节N2流量和溅射功率选择性地获得非晶态和沿着c轴方向择优生长的晶态AlN薄膜。在化合物沉积模式下,增加溅射功率和增加反应气体流量均有利于获得非晶态AlN薄膜,并且减小薄膜表面粗糙度,获得光滑的AlN薄膜,并采用薄膜生长原理对这种现象进行了解释。     

Influence of substrate bias voltage on the microstructure and residual stress of CrN films deposited by medium frequency magnetron sputtering

In this study, CrN films were deposited on stainless steel and Si (1 1 1) substrates via medium frequency magnetron sputtering under a systematic variation of the substrate bias voltage. The influence of the substrate bias voltage on the structural and the mechanical properties of the films were investigated. It is observed that there are two clear regions: (1) below −300 V, and (2) above −300 V. For the former region, the (1 1 1) texture is dominated as the substrate bias voltage is increased to −200 V. The lattice parameter is smaller than that of CrN reported in the ICSD standard (4.140 Å) and the as-deposited films exhibit tensile stress. Meanwhile, the surface roughness decreases and the N concentration show a slow increase. For the latter region, the (2 0 0)-oriented structure is formed. However, the lattice parameter is larger as compared with the value reported in the ICSD standard, and the surface roughness increases and the N concentration decreases obviously. In this case, the compressive stress is obtained.     

反应磁控溅射沉积氧化铜薄膜及其电化学性能研究

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,采用射频磁控溅射法在不同温度的不锈钢基片上制备了氧化铜薄膜电极.采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的组成和形貌进行了表征分析.电化学测试表明,在基片温度为室温条件下沉积得到的薄膜电极比300℃基片温度沉积得到的薄膜电极首次放电容量高,达到785μAh/(cm2·μm),但循环100次后后者放电容量较高.用交流阻抗法测得锂离子在氧化铜薄膜中的扩散系数为2.46×10-15cm2/s.     

衬底温度对磁控溅射制备外延ZnO薄膜结构特性的影响

在不同的衬底温度下,采用磁控溅射方法在蓝宝石(0001)衬底上制备了外延生长的ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外分光光度计系统研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响.AFM结果表明在不同村底温度制备的ZnO薄膜具有较为均匀的ZnO晶粒,且晶粒的尺寸随衬底温度的增加逐渐增大.XRD结果显示不同温度生长的ZnO薄膜均为外延生长,400℃生长的薄膜具有最好的结晶质量;光学透射谱显示在370nm附近均出现一个较陡的吸收边,表明制备的ZnO薄膜具有较高的质量,其光学能带隙随着衬底温度的增加而减小.     

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。     

Effect of substrate temperature on the structure and optical properties of ZnO thin films deposited by reactive rf magnetron sputtering

Zinc Oxide films were deposited on quartz substrates by reactive rf magnetron sputtering of zinc target. The effect of substrate temperature on the crystallinity and band edge luminescence has been studied. The films deposited at 300 °C exhibited the strongest c-axis orientation. AFM and Raman studies indicated that the films deposited at 600 °C possess better overall crystallinity with reduction of optically active defects, leading to strong and narrow PL emission.     

衬底温度对磁控溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性的影响

采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了具有c轴高择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射仪、扫描探针显微镜及紫外分光光度计研究了生长温度对ZnO薄膜的结构及光学吸收和透射特性的影响.结果表明,合适的衬底温度有利于提高ZnO薄膜的结晶质量;薄膜在紫外区显示出较强的光吸收,在可见光区的平均透过率达到90%以上,且随着衬底温度的升高,薄膜的光学带隙减小、吸收边红移.采用量子限域模型对薄膜的光学带隙作了相应的理论计算,计算结果与实验值符合得较好.     

生长温度对纳米AlN薄膜的表面形貌和结晶特性的影响

采用射频(RF)反应磁控溅射方法制备了具有原子级平滑表面的纳米AlN薄膜。利用傅立叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、卢瑟福背散射(RBS)等分析方法对不同实验条件下合成的AlN薄膜进行了表征，研究了不同沉积温度(室温约550℃)下的AlN薄膜的表面形貌特征和结晶特性，探讨了AlN薄膜表面形貌的变化规律及纳米薄膜的形成机制。分析结果显示：不同沉积温度下合成的AlN薄膜均具有原子量级平滑的表面，薄膜表面粗糙度(RMS)为0．2～0．4nm，且不随沉积温度的增加而发生明显变化；薄膜的晶粒尺度为20～30nm，薄膜的折射率随沉积温度的增加而增加。     

Deposition of TiN/CrN hard superlattices by reactive d.c. magnetron sputtering

Multilayer superlattice coatings of TiN/CrN were deposited on silicon substrates using a reactive d.c. magnetron sputtering process. Superlattice period, also known as modulation wavelength (A), was controlled by controlling the dwell time of the substrate underneath Ti and Cr targets. X-ray diffraction (XRD), nanoindentation and atomic force microscopy (AFM) were used to characterize the films. The XRD data showed 1st and 2nd order satellite reflections along the principal reflection for films having 132 Å > Å > 84 Å, thus confirming the formation of superlattice. The multilayer coatings exhibited hardness(H) as high as 3200 kg/mm², which is 2 times the rule-of-mixtures value (i.e.)H _TiN = 2200 kg/mm² andH _CrN = 1000 kg/mm²). Detailed investigations on the effects of various process parameters indicated that hardness of the superlattice coatings was affected not only by modulation wavelength but also by nitrogen partial pressure and ion bombardment during deposition.