偏压对反应磁控溅射TiN薄膜结构以及性能的影响

本文采用直流反应磁控溅射技术,以Ar和N2为反应前驱气体制备了TiN功能装饰薄膜.重点研究了衬底负偏压对沉积TiN薄膜的色泽、性能及微结构的影响.采用台阶轮廓仪、X射线衍射仪、EDS能谱仪、纳米压痕仪等分析了薄膜的粗糙度、晶相、组分、纳米硬度以及弹性模量.结果表明,采用适宜的衬底负偏压调控轰击离子能量,能够有效阻止薄膜结构中空位以及缺陷的产生,从而有效避免薄膜表面的紫黑色氧化钛的生成,有利于表面光滑的金黄色TiN薄膜制备,同时使薄膜具备更优异的力学性能.实验结果还表明基体偏压可显著影响TiN薄膜的择优生长取向:随偏压增加,薄膜由(111)晶相择优生长转变为(200)晶相的择优生长,(200)晶相的薄膜比(111)晶相薄膜具有更佳的力学性能.     

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.     

基体偏压对中频磁控溅射沉积DLC膜结构的影响

利用中频非平衡磁控溅射技术,以氩气和甲烷混合气体为工作气体,在载玻片和单品硅片上沉积含氢的类金刚石簿膜.改变加载在基体上的负偏压,在0～400 V范围内,制备5种偏压值下的薄膜,研究偏压对薄膜结构的影响.用光学显微镜和AFM考察薄膜的光学形貌;激光Raman谱定性分析膜的化学组分;VFIR分析其C-H键合类型;纳米压痕法测量膜的硬度.结果表明:当基体上施加偏压-100 V时,可以有效地提高沉积粒子与基体结合力以及溥膜的致密性,薄膜中正四面体的sp3结构和sp3CHn含最增加,纳米硬度提高.     

中频反应磁控溅射TiO2薄膜对敌敌畏的光催化降解性能

作利用中频反应磁控溅射技术制备了厚度低于400nm的TiO2薄膜，并对其在紫外线作用下对敌敌畏(DDVP)的光催化降解性能进行了系统的研究。实验结果显示：敌敌畏的降解速率与光照时间和紫外辐照强度成正比，在TiO2薄膜催化下，125W紫外灯辐照4h后降解率可达97％。300℃下退火处理有利于提高薄膜的催化能力。薄膜厚度的增加亦可提高其催化能力。     

中频磁控溅射沉积DLC/TiAlN复合薄膜的结构与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射沉积工艺,并施加霍尔离子源辅助沉积,在高速钢W18Cr4V及单晶硅基体上制备了梯度过渡的DIE/TiAlN复合薄膜.利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、显微硬度计、摩擦磨损仪等分析检测仪器对DLC/TiAlN复合薄膜的表面形貌、晶体结构、显微硬度、耐磨性等性能进行了检测分析.实验及分析结果表明:DLC/TrAlN薄膜平均膜厚为1.1μm,由于薄膜中的Al含量较多,使得复合薄膜的表面比DLC薄膜的表面要粗糙一些;通过对复合薄膜表层的XPS分析可知,ID/IG为2.63.由XPS深层剖析可知,DLC/TiAlN薄膜表层结构与DLC薄膜基本相同,里层则与TiAlN薄膜相似.在梯度过渡膜中,复合膜层之间的界面呈现为渐变过程,结合的非常好.DLC/TiAlN薄膜的显微硬度为2030 HV左右.与DLC薄膜显微硬度接近,低于TiAlN薄膜的显微硬度.但是DLC/TiAlN薄膜的耐磨性要好于TiAlN薄膜和DLC薄膜;DLC/TiAlN薄膜的耐腐蚀性能略好于DLC薄膜.     

中频磁控溅射TiAlN薄膜的制备与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射离子镀技术在硬质合金基体YG6上制备TiAlN薄膜。利用XRD、EDS、体式显微镜、显微硬度仪和多功能材料表面性能测试仪等对其组织结构以及性能进行了研究分析。结果表明:低Al靶功率时,膜层以TiN、TiC形式存在,TiN的择优取向面(111),显微硬度与偏压有关;高Al靶功率时,膜层主要存在Ti3AlN、AlN相,Ti3AlN相沿(220)晶面择优取向;膜层结构致密均匀,N原子与金属原子比接近1:1;膜层厚度为1.93μm;显微硬度3145HV;结合力85N。     

掺杂浓度对中频反应磁控溅射制备Al2O3:Ce3+薄膜发光性能的影响

应用中频反应磁控溅射设备在载玻片上制备掺铈的Al2O3薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为23sccm,氧流量为5sccm,室温下溅射时间为90分钟的条件下,通过控制薄膜中的Ce3+离子的掺杂量来改变薄膜的发光性能.通过X光能量散射谱(EDS)和光致发光测量,得到发光强度和发光峰位对薄膜中的Ce3+浓度有强烈的依赖关系,并且分析了产生这种关系的原因;对发光激发谱分析表明,薄膜发光是源于薄膜中形成的氯化铈集合体中的Ce3+.Al2O3:Ce3+发光膜可应用于需要蓝光发射的平板显示领域.     

中频反应磁控溅射TiO2薄膜对敌敌畏的光催化降解性能

作者利用中频反应磁控溅射技术制备了厚度低于 4 0 0nm的TiO2 薄膜 ,并对其在紫外线作用下对敌敌畏 (DDVP)的光催化降解性能进行了系统的研究。实验结果显示 :敌敌畏的降解速率与光照时间和紫外辐照强度成正比 ,在TiO2 薄膜催化下 ,12 5W紫外灯辐照 4h后降解率可达 97%。 30 0℃下退火处理有利于提高薄膜的催化能力。薄膜厚度的增加亦可提高其催化能力     

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.     

掺杂浓度对中频反应磁控溅射制备Al2O3:Ce3+薄膜发光性能的影响

应用中频反应磁控溅射设备在载玻片上制备掺铈的Al2O3薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为23sccm,氧流量为5sccm,室温下溅射时间为90min的条件下,通过控制薄膜中的Ce^3＋离子的掺杂量来改变薄膜的发光性能。通过X光能量散射谱（EDS）和光致发光测量,得到发光强度和发光峰位对薄膜中的Ce^3＋浓度有强烈的依赖关系,并且分析了产生这种关系的原因;对发光激发谱分析表明,薄膜发光是源于薄膜中形成的氯化铈集合体中的Ce^3＋。Al2O3：Ce^3＋发光膜可应用于需要蓝光发射的平板显示领域．     

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。     

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。     

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.     

Effect of bias voltage on microstructure and mechanical properties of nanocrystalline TiN films deposited by reactive magnetron sputtering

Nanocrystalline TiN films deposited under various bias voltages have been prepared by a reactive magnetron sputtering. The effect of bias voltage on the microstructural morphologies of the TiN films was characterized by FE-SEM and AFM. The texture of the TiN films was characterized by XRD. It is also observed that the crystallite size decreases with increasing bias voltages. However, rms roughness increases with increasing bias voltages. The changes in roughness and crystallite size in the TiN thin films are due to one or a combination of factors such as resputtering, ion bombardment, surface diffusivity and adatom mobility; the influence of each factor depends on the processing conditions.     

Infrared transmission properties of germanium carbon thin films deposited by reactive RF magnetron sputtering

Germanium carbon (GeC) thin films were prepared on ZnS substrates by reactive RF magnetron sputtering in Ar and CH₄ mixtures with a Ge disc as the target. H content in the films was studied as a function of the deposition parameters and low H content GeC film was obtained. RF power had a little effect on IR absorptions, hence had a little effect on H content. IR absorption of the GeC film increased a little with the increase in partial pressure of CH₄ as well as total pressure of gas mixture. Increase in substrate temperature decomposed CH₄ and CH_x in the GeC film into C and H and H was desorbed from the film, lowering the IR absorption. However, high substrate temperature prevented CH₄ or CH_x from adsorbing onto the substrate, which decreased C content in the GeC film and increased the film's refractive index. Higher annealing temperature of the GeC film reduced H content, but high annealing temperature (500 °C) caused the graphitization of the GeC film and destroyed its continuity.     

Thickness dependent properties of nickel oxide thin films deposited by dc reactive magnetron sputtering

Nickel oxide thin films of various thicknesses were grown on glass substrates by dc reactive magnetron sputtering technique in a pure oxygen atmosphere with sputtering power of 150 W and substrate temperature of 523 K. Crystalline properties of NiO films as a function of film thickness were investigated using X-ray diffraction. XRD analysis revealed that (200) is the preferred orientation and the orientation of the films changed from (200) to (220) at film thickness of 350 nm. The maximum optical transmittance of 60% and band gap of 3.82 eV was observed at the film thickness of 350 nm. The lowest electrical resistivity of 5.1 Ω cm was observed at a film thickness of 350 nm, thereafter resistivity increases with film thickness.     

溅射电流对磁控溅射CrN_x薄膜结构与性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在不锈钢以及单晶硅基体上制备了CrNx薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能量色散X射线能谱仪(EDS)和纳米压痕仪对薄膜的结构和性能进行了表征。结果表明,随着溅射电流的增大,薄膜中N/Cr比值减小,相组成由CrN(200)向Cr2N(111)转变;晶粒尺寸减小,柱状结构消失,结构变得致密;由于在大溅射电流下,易于形成Cr2N高硬度相,而且形成的薄膜晶粒细小、结构致密,所以硬度值随溅射电流单调升高,在21A时达到最高,为21GPa。