电子束蒸发与磁控溅射镀铝的性能分析研究

通过对半导体器件电极制备的两种方法即电子束蒸发与磁控溅射镀铝的比较，详细分析了两种方法的膜厚控制、附着力，致密性、电导率和折射率等重要性能指标，测试结果分析表明磁控溅射铝膜的综合性能优于电子束蒸发。     

柔性ZnO/PI/PET复合薄膜的制备工艺及其阻隔性能研究

目的 解决物理溅射沉积法制备的无机氧化物类高阻隔包装材料柔韧性不足,使用过程中易脆裂的问题。方法 采用射频磁控溅射技术（RF）,以氧化锌（ZnO）、聚酰亚胺（PI）为靶材,在PET塑料表面同时沉积制备ZnO/PI/PET复合薄膜。详细分析PI的引入对ZnO阻隔层微观结构以及性能的影响,优化ZnO/PI/PET的溅射制备工艺。结果 沉积层微观形貌及包装性能受溅射功率密度比（PZnO/PPI）的影响较大。随着PZnO/PPI的降低,沉积层PI含量增加,阻隔层纳米颗粒由燕麦形状向球形转变,球径呈降低趋势。沉积层柔韧性提升明显,经过100次折叠后,没有明显裂纹产生（PZnO/PPI≤2）。在PZnO/PPI为2,氩气流量为40 mL/min,沉积时间为30 min,工作气压为0.5 Pa的条件下,ZnO/PI/PET复合阻隔薄膜对水蒸气、氧气的阻隔能力最为理想,水蒸气透过率为0.342 g/(m2?d),氧气透过率为0.365 mL/(m2?d)。结论 适量PI片段的引入可以有效提升无机氧化物阻隔层的柔韧性及耐折叠能力,还可进一步提升复合沉积膜对水蒸气、氧气等气体小分子的阻隔能力。     

用电子束蒸发法制备ZrO2薄膜

采用电子束蒸发的方法制备ＺｒＯ２薄膜，经Ｘ射线衍射和Ｘ光电子能谱分析证实：薄膜为具有立方结构的ＺｒＯ２薄膜，薄膜中缺氧，Ｙ原子的百分含量比蒸发原料中高．     

电子束蒸发制备二氧化钛薄膜应力测量

在圆形硅基底上采用电子束加热蒸发制备了二氧化钛薄膜。薄膜应力测试结果表明,二氧化钛薄膜的内应力分布是不均匀的;二氧化钛薄膜的内应力集中主要出现在薄膜的边缘区域,有正应力的集中也有负应力的集中。原子力显微镜(AFM)结果显示,不同的沉积速率和沉积温度下制备的二氧化钛薄膜具有不同的晶体结构和应力分布;沉积速率和沉积温度对二氧化钛薄膜内应力的影响是明显的,可以通过选择合适的沉积参数使内应力降低或达到最小。     

电子束蒸发法制备TiO2薄膜的折射率研究

用电子束蒸发法制备TiO2薄膜,并对其进行300℃、400℃、850℃热处理和掺杂.详细研究了工艺参数、热处理和掺杂对TiO2薄膜折射率的影响.实验结果表明:镀制高折射率的氧化钛薄膜最佳工艺参数为基片温度200℃、真空度2×10-2 Pa、沉积速率0.2 nm/s;随着热处理温度的升高,薄膜折射率也逐渐增大;适量掺杂CeO2(CeO2:Ti0质量比1.7:12)会提高薄膜的折射率,过量掺杂CeO2反而会降低折射率.     

Al2 O3/Al 复合涂层对贫铀的保护性能研究

为探讨Al2O3/Al复合涂层在贫铀表面保护中应用的可行性,采用盐雾腐蚀试验和磨损试验方法,结合SEM/EDS和XRD表征,分析了贫铀表面Al2O3/Al复合涂层的保护性能.结果表明,贫铀表面反应磁控溅射Al2O3/Al涂层没有明显的腐蚀特征,而等离子喷涂Al2O3/Al涂层发生了严重的腐蚀剥落现象.Al2O3/Al涂层表现为磨粒磨损行为,抗磨损性好.作为对比样的贫铀表面Al涂层则表现为粘着磨损行为,抗磨损性差.讨论了贫铀表面涂层的腐蚀和磨损行为.     

电子束快速制造技术制备SiCP/Al复合材料

介绍了电子束快速制造技术的特点及工艺路线,将其应用在SiCp/Al复合材料的制备过程中,不仅可以发挥粉末冶金中颗粒组分可任意调节的特点,而且在真空环境下高能量密度的电子束液相烧结工艺可以使颗粒与基体的润湿性得到较大程度的改善;此外,电子束快速制造技术无需工模具,能有效避免液态法制备复合材料浇注困难等缺点,成形件加工余量小,避免了脆性复合材料的二次加工,充分体现了快速制造的优点,因此,电子束快速制造技术是一种适合SiCp/Al复合材料制备的新工艺.     

磁控溅射MoS2/W复合薄膜的微结构与摩擦学性能研究

采用磁控溅射法,用纯MoS2/W双靶在模具钢Cr12和硅基片上溅射MoS2/W复合纳米薄膜,通过X射线衍射仪、能谱仪、扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析.采用UMT-2型微摩擦磨损试验机在大气(相对湿度30％～ 45％)和室温(20～25℃)环境下评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明:MoS2/W复合薄膜组织致密,主要生长晶向为(002)晶向,摩擦因数低,摩擦学性能优于纯MoS2膜,且耐磨寿命高、摩擦稳定性好、承载能力大.     

电子束蒸发制备纳米硅锥及其场发射性能研究

应用超高真空电子束蒸发方法，以铁作为催化剂，在硅和多孔硅衬底上生长纳米Si锥阵列。采用原子力显微镜表征生长在不同衬底上纳米硅的形貌特征，测试和比较了不同衬底上纳米硅的电子场发射性能。实验结果表明用这种方法形成了高度为10—35nm的锥状纳米结构，并且这些纳米硅锥阵列的场发射性能良好。比较生长不同衬底上的纳米锥形貌与场发射性能，发现多孔硅衬底上更适合生长这种纳米硅锥。     

退火时间对磁控溅射Al/PbTe薄膜结构及性能的影响

采用RF磁控溅射法制备了Al/PbTe薄膜,并在真空电阻炉中对薄膜进行退火处理,研究了退火时间对Al/PbTe薄膜的表面形貌、物相组成、透射率和电阻率的影响。结果表明：所制备的Al/PbTe薄膜具有明显的〈100〉方向择优取向;随着退火时间的延长,薄膜的PbTe（200）衍射峰强度明显下降,并且出现了PbTe（111）衍射峰;退火后Al/PbTe薄膜表面出现了花状聚集,且随着退火时间的延长,花状聚集越来越密集和均匀;退火后Al/PbTe薄膜的吸收带向短波方向发生了少许偏移,随着退火时间的延长薄膜的透射率和电阻率都呈现先减小后增大的趋势。     

WO3薄膜的磁控溅射法制备及电致变色性能

采用直流反应磁控溅射制备了具有优异电致变色性能的WO3薄膜。通过对成膜参数的调控,实现了低功率和短溅射时间的制膜制度,获得了较宽的工艺范围。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、光学轮廓仪、电化学工作站、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的物相、微观结构、厚度、电致变色性能。研究表明:在溅射功率为50 W,溅射压强为2.0 Pa,反应气体流量为20 sccm时所制得的薄膜性能最为优越。所制备薄膜具有较短的变色响应时间和大幅度的变色调制幅度,其对可见光变色调制幅度达到80%。     

ZnO:Al Films Prepared by Reactive Mid-frequency Magnetron Sputtering with Rotating Cathode

Al-doped zinc oxide (ZnO:Al,AZO) films were deposited on glass substrates using a reactive mid-frequency (MF) magnetron sputtering process with rotating cathodes.The influence of deposition parameters on structural,electrical and optical properties of AZO films is investigated.It is observed that the rotating magnetron targets exhibited a sputtered metallic surface over a wider range,and there is no re-deposition zone between the racetracks.The films deposited at static deposition mode demonstrate more homo...     

磁控溅射制备TiO2薄膜的亲水性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备TiO2薄膜,并分别在300℃、400℃、500℃下进行热处理.用紫外吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、接触角测定等分析方法研究了制备工艺、热处理和紫外光照射时间对薄膜表面亲水性的影响.结果表明,经紫外光照射或热处理后的TiO2薄膜表面表现出明显的超亲水性,而制备工艺的变化对亲水性的影响不明显.光谱、AFM分析表明,导致薄膜表面亲水性的原因在于薄膜表面微结构的变化.     

La-doped Copper Nitride Films Prepared by Reactive Magnetron Sputtering

Copper nitride film (Cu3N) and La-doped copper nitride films (LaxCu3N) were prepared on glass substrates by reactive magnetron sputtering of a pure Cu and a pure La targets under N2 atmosphere. The results show that La-free film was composed of Cu3N crystallites with anti-ReO3 structure with (111) texture. The formation of the LaxCu3N films is affected strongly by La, and the peak intensity of the preferred crystalline [111]-orientation decreases with increasing the concentration of La. High concentration of La may prevent the formation of the Cu3N from crystallization. Compared with the Cu3N films, the resistivity of the LaxCu3N films have been decreased.     

磁控溅射制备铝掺杂氮化铜薄膜的结构及光电性能研究

以高纯铜和铝为靶材,氮气和氩气分别为源气体和工作气体,采用双靶共溅射磁控技术在单晶硅和石英片上制备了铝掺杂氮化铜(Cu₃N:Al)薄膜。对Cu₃N:Al薄膜的表面形貌、晶体结构、光透射性能和电学性能等进行表征、分析。研究结果表明,掺杂Al原子进入Cu₃N晶格空位;随着Al靶的直流溅射功率增大,Cu₃N:Al薄膜中Al含量增加;Al掺杂使得薄膜颗粒尺寸增大,薄膜表面变得粗糙。Cu₃N:Al薄膜表现为半导体特性,其光学带隙范围在1.41-1.80 eV;Al掺杂后,Cu₃N薄膜的光学带隙减小,其原因是掺杂Al原子改变了晶体内非平衡载流子寿命,导致薄膜的光学带隙降低。可见,通过调控Cu₃N薄膜中掺杂金属原子含量,可实现对其光电特性的调制。     

CIGS薄膜太阳能电池用Mo背电极的制备与结构性能研究

利用磁控溅射技术在Soda-lime玻璃衬底上沉积CIGS薄膜太阳能电池用金属Mo背电极薄膜,并研究了Mo靶功率、基片脉冲宽度以及预清洗时间对Mo薄膜的相结构、形貌及电阻率的影响。结果表明,沉积的Mo薄膜均沿(110)晶面呈柱状择优生长;增大Mo靶溅射功率可以促进薄膜晶粒长大、提高薄膜的致密性、降低电阻率;合适的基片脉冲电压脉宽促进了晶核的形成、长大并有助于沉积过程中Mo晶粒长大,进而降低薄膜电阻率;通过延长预清洗时间可获得致密性好、电阻率低的Mo薄膜,所获得的Mo薄膜最低电阻率为3.5×10-5Ω.cm。     

电子束反应蒸发氧化物薄膜的应力特性

研究了反应电子束蒸发氧化物光学薄膜在空气中的应力。为了找到能减小多层膜结构内应力的淀积工艺参数,测试了氧化物膜层TiO2,Ta2O5,SiO2,Al2O3,HfO2的应力,发现有些膜层为压应力,一些高折射率膜为张应力。实验表明,热处理可以有效地降低氧化物膜层光学吸收,并改变应力。     

RF磁控溅射制备Al_2O_3薄膜及其介电性能研究

以-αAl2O3为靶材,采用射频磁控溅射法制备了非晶Al2O3薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪、表面粗糙轮廓仪和阻抗仪研究了不同溅射功率和不同溅射气压对薄膜制备的影响,探索了不同溅射功率下制备的Al2O3薄膜的介电常数和介电损耗与频率的关系。试验结果表明,制备的非晶Al2O3薄膜表面平滑致密;随着工作气压的增加,薄膜沉积速率增加;随着溅射功率的增加,Al2O3薄膜的沉积速率和介电常数逐渐增加、介电损耗逐渐减小;随着频率的增加,Al2O3薄膜的介电常数逐渐减小,高频阶段趋于稳定。     

Properties of TiO2 Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering

With rapid progressive application of TiO2 thin films,magnetron sputtering becomes a very interesting method to prepare such multi-functional thin films.This paper focuses on influences of various deposition processes and deposition rate on the structures and properties of TiO2 thin films.Anatase,rtile or amorphous TiO2 films with various crystalline structures and different photocatalytic,optical and electrical properties can be produced by varying sputtering gases,substrate temperature,annealing process,deposition rate and the characteristics of magnetron sputtering.This may in turn affect the function of TiO2 films in many applications.Furthermore,TiO2-based composites films can overcome many limitations and improve the properties of TiO2 films.