磁控溅射法制备SnS薄膜的结构和光学性能

利用磁控溅射法在FTO玻璃上制备了Sn S薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对不同溅射参数下制备的Sn S薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能进行研究,确定出制备Sn S薄膜的最优溅射参数。结果表明:溅射功率为28 W,沉积气压在2.5 Pa时,制备出的Sn S薄膜在(111)晶面具有最好的择优取向,薄膜微观形貌呈单片树叶状,晶粒粒径约370 nm,晶粒分布均匀,薄膜表面光滑致密;最优溅射参数下制备的Sn S薄膜的吸收系数可达到105cm-1,比其他方法制备的Sn S薄膜的吸收系数值高,禁带宽度为1.48 e V,与半导体太阳能电池所要求的最佳禁带宽度(1.5 e V)十分接近。     

H2O2热处理对Cu2O薄膜结构及性能的影响

采用电化学沉积法制备了 Cu2o薄膜并对薄膜表面进行了不同温度的H2O2热处理.利用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光透射谱仪和俄歇能谱仪研究了 H2O2热处理对Cu2O薄膜的结构及光电性能的影响.结果表明:经过60℃的H2O2热处理10 min的样品其结晶性变好,薄膜表面被氧化,禁带宽度值从2.36 eV减小至2.27 eV,表明薄膜光吸收率增强,可提高太阳能电池光电转换效率.随着H2O2热处理时间的增加,薄膜表面均匀性和致密性降低,表明金字塔形貌逐渐被破坏.经过90℃的H2O2热处理10 min后样品的表面粗糙且存在微小的孔,随着处理时间的增加样品表面存在不规则隆起并产生凹坑和细孔,表明过高温度和过长时间的H2O2热处理会严重腐蚀Cu2O薄膜表面,破坏其结构.     

退火对栅介质SrHfON薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备新型栅介质SrHfON薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子谱(XPS)分析退火对SrHfON薄膜的界面形态、薄膜的结构和电学性能的影响。结果表明,SrHfON薄膜经900℃退火后仍保持非晶态,表现出良好的热稳定性。SrHfON薄膜与Si衬底的界面主要由HfSixOy和SiO2组成。以SrHfON薄膜为栅介质的MOS电容结构具有较小的漏电流密度,并且漏电流密度随着退火温度的升高而减小。在外加偏压(Vg)为+1V时样品在沉积态和900℃退火后的漏电流密度分别为4.3×10-6和1.2×10-7A/cm2。研究表明,SrHfON薄膜是一种很有希望替代SiO2的新型栅介质材料。     

Mo含量对TiMoN薄膜微观组织和摩擦磨损性能的影响

采用射频磁控溅射制备不同Mo含量的TiMoN薄膜.利用XRD,SEM.EDS,纳米压痕仪和高温摩擦磨损实验对薄膜的相结构,形貌,成分,力学性能和摩擦磨损性能进行分析.结果表明,TiMoN薄膜为fcc结构;当Mo占金属元素总量的比例X<68.37%（原子分数）时,薄膜主要为Mo在TiN中的置换固溶体;当X>68.37%时.薄膜主要为Ti在Mo₂N中的置换固溶体;随Mo含量的增高.择优取向发生改变,晶粒尺寸逐渐减小,薄膜的显微硬度显著升高,最高达36.37 GPa,摩擦系数逐渐降低,并在X达到68.37%后稳定在0.4左右;不同Mo含量的TiMoN薄膜的磨损率在10^-8- 10^-6mm²/N之间.优于TiN薄膜.基于晶体化学理论,对TiMoN薄膜低摩擦系数的原因进行了讨论.     

溅射气压对ZnO透明导电薄膜光电性能的影响

采用射频磁控溅射方法,在普通玻璃上制备了具有高度c轴取向的ZnO薄膜,研究了溅射气压(0.2～1.5 Pa)对ZnO薄膜的微观结构和光电性能的影响.AFM、XRD、UV-Vis分光光度计及四探针法研究表明:随着溅射气压的增大,ZnO薄膜沿c轴方向的结晶质量提高,晶粒细化,薄膜表面更加致密,晶粒大小更加均匀;ZnO薄膜在400～900nm范围内的平均透过率均高于85%,其中在0.5～1.5 Pa范围内其透过率高于90%;样品在高纯氮气气氛中经350 ℃,300 s退火后,电阻率最低达到10-2 Ω-cm量级.     

氮气流量对磁控溅射法沉积NGZO薄膜性能的影响

目的通过磁控溅射镀膜工艺,在玻璃上制备高质量的氮镓共掺杂氧化锌(NGZO)薄膜。方法采用射频磁控溅射法,同时通入氩气和氮气,在流量比分别为25/10、25/20、25/25、25/30((m L/min)/(m L/min))条件下制备NGZO薄膜。通过XRD和SEM对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析,通过紫外/可见分光光度计和霍尔效应测试仪对薄膜透过率和载流子浓度、迁移率及薄膜电阻率进行研究。结果与未掺入N的Ga掺杂氧化锌(GZO)薄膜相比,在可见光区,尤其是600~800 nm范围内,NGZO薄膜平均透过率在80%以上,符合透明导电薄膜透过率的要求。GZO薄膜载流子浓度较高,电阻率较低,而掺入N后薄膜的载流子浓度和迁移率有所下降,电阻率有所增加。结论在N-Ga共掺杂薄膜中,N的掺杂主要占据O空位,并吸引空位周围的电子,这减小了薄膜晶格畸变,并产生电子空穴,最终使得薄膜中电子载流子浓度降低,空穴载流子浓度增加,电阻率有所增加。随着氮气流量的变化,发现在25 m L/min时,薄膜具有最佳的综合性能。这种薄膜可用于紫外光探测器等需较大电阻率的应用中,并有望实现n-p型转化。     

氮化铜薄膜制备中氮气比例对其结构及微观力学性能的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃基底上制备氮化铜薄膜,研究了氮氩混合气体中的氮气比例对薄膜择优生长取向、表面晶粒尺寸和微观力学性能的影响。结果表明:低氮气比例时,薄膜的纳米力学性能比较差;随着氮气比例的增加,氮化铜薄膜的择优生长晶面从(111)晶面转变为(100)晶面,晶粒尺寸变小,显微硬度增加,弹性模量则是先增加,后减小。     

制备工艺对WO3/TiO2薄膜可见光催化活性的影响

采用磁控溅射技术在浸渍提拉法制得的TiO2 薄膜上溅射WO3 层 ,通过不同制备工艺控制W在TiO2晶体中的分布。UV VIS透射光谱表明 ,在可见光范围内溅射有WO3 层的薄膜有不同程度的吸收光谱红移现象。并理论计算出带隙能 ,溅射WO3 层使薄膜的带隙能变小。甲基橙光催化降解实验表明 ,以焙烧—溅射—热处理 5h工艺制备的WO3 /TiO2 薄膜可见光活性最佳 ,W从薄膜表面到内层的浓度递减分布。讨论了不同制备工艺引起的W在薄膜内部的不同分布对光催化活性的影响。     

退火处理对SnO2：Sb薄膜结构和光致发光性质的影响

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出SnO2：Sb薄膜，研究了不同掺杂和退火对薄膜结构的影响。制备薄膜是具有纯氧化锡四方金红石结构的多晶膜薄，晶粒生长的择优取向为（110）。室温下光致发光测量首次观测到392nm附近存在紫外-紫光发射，并对SnO2：Sb的光致发光机制进行了探索性研究。     

Ti对磁控溅射不锈钢薄膜结构的影响

研究了磁控溅射321不锈钢薄膜内Ti对膜结构由晶态向非晶态转化的影响用X射线衍射分析了膜的结构,结果表明,膜的结构随含Ti量不同而有变化在Ti含量(wt-％)为0—3,3—10,10-18,18-30时,膜的结构分别为α-Fe,α-Fe+x相,非晶+微晶,非晶态     

Carbon-Doped Titanium Oxide Films by DC Reactive Magnetron Sputtering Using CO2 and O2 as Reactive Gas

CO2and O2were employed as reactive gases to fabricate carbon-doped titanium oxide films using DC reactive magnetron sputtering.Microstructure,composition and optical band gap of the films were investigated by X-ray diffraction,X-ray photoelectron spectroscopy,and UV–visible spectrophotometer,respectively.The results showed that carbon-doped titanium monoxide films(C-TiO) with a carbon concentration of 5.8 at.% were obtained in an Ar/CO2mixed atmosphere.However,carbon-doped rutile and anatase(C-TiO2) with a carbon concentration of about 1.4 at.% were obtained in an Ar/CO2/O2mixed atmosphere.The optical band gaps of C-TiO and C-TiO2were about 2.6 and 2.9 eV,respectively.Both of them were narrower than that of pure TiO2films.Films with narrowed optical band gap energy are promising in promoting their photo-catalytic activity.     

低温磁控溅射制备AZO薄膜及绒面研究

采用直流射频耦合磁控溅射技术,以氧化锌掺铝(AZO,2%Al_2O_3,质量分数)陶瓷靶为靶材,在玻璃基片上低温沉积AZO薄膜,并采用质量分数为0.5%的HCl溶液刻蚀制备绒面AZO薄膜,通过XRD、SEM、分光光度计、霍尔效应测试系统、光电雾度仪等设备重点研究工作压强对直流射频耦合磁控溅射制备AZO薄膜的晶相结构、表面形貌、光电性能以及后期制绒的影响。研究表明,直流射频耦合磁控溅射可以在低温下制备性能优异的AZO薄膜,且随着工作压强的减小,致密性增强,光电性能改善,后期刻蚀得到具有良好陷光作用的绒面结构。在工作压强0.5 Pa下,低温制备的AZO薄膜电阻率达到3.55×10~(-4)Ω·cm,薄膜可见光透过达到88.36%,刻蚀后电阻率为4.19×10~(-4)Ω·cm,可见光透过率89.59%,雾度达24.7%。     

射频反应磁控溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的光电性能

室温下采用射频(RF)反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积具有(002)择优取向的透明导电Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。XRD结果表明,制备的AZO薄膜为多晶,具有c轴择优取向。退火处理能提高其结晶度。在Al靶射频功率为40W,ZnO靶射频功率为250W,氩气流量为15mL/min的条件下,获得200nm厚的薄膜电阻率约3.8×10-3?·cm,在可见光范围内有很好的光透过率。     

TiNi/ZnO复合智能薄膜的制备及性能研究

使用射频磁控溅射法在石英衬底上制备quartz/ZnO/TiNi及quartz/TiNi/ZnO复合薄膜结构,利用XRD、SEM划痕仪等测试方法研究了复合薄膜的相结构、微观组织、力学性能。利用DMA分别研究了quartz/TiNi与quartz/ZnO/TiNi复合结构的阻尼性能随振动频率及振幅的变化规律。结果表明,前者频率响应范围在10 Hz以内,后者响应范围达到20 Hz;前者的临界外加激振电压仅为0.6 V,后者的临界外加激振电压达到1.0 V。阻尼性能测试表明,quartz/ZnO/TiNi复合结构的阻尼性能优于quartz/TiNi复合结构。由划痕仪测得两种复合薄膜结构与基体的临界结合力分别为45.75和40.15 N     

溅射参数对钛膜结构及其TiO_2纳米管制备的影响

采用射频磁控溅射在玻璃基片上制备了参数不同的钛膜,并选取钛膜在HF水溶液中恒压阳极氧化得到TiO2纳米管阵列。结果表明：溅射压强从0．1Pa升至1．5Pa,薄膜致密度显著下降,溅射压强以0．5Pa为宜;溅射功率为105W,溅射速率约为0．23nm／s,溅射时间延长,薄膜厚度线性增加;衬底预热有利于提高膜的致密度和结晶性能,在衬底温度低于300℃时,钛晶粒在（002）晶面择优生长,当升温到更高温度时,（010）峰、（011）峰出现且强度升高,而（002）峰的强度降低;在室温下,当溅射功率小于150W时,薄膜具有较高密度,晶粒生长各向异性,增至167W时,钛晶粒在（002）晶面择优生长,呈明显柱状六方晶表面形态,且晶界有明显孔洞存在,致密度下降。将溅射功率为150W,工作压力为0．5Pa,溅射时间为1h条件下所制备的钛膜在氧化电压为10V、电解液为0．5％（质量分数,下同）HF水溶液中室温阳极氧化,得到高规整度的TiO2纳米管阵列。     

钛酸铋薄膜的磁控溅射及其退火处理

采用射频磁控溅射技术,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋(Bi4Ti3O12,简称BIT)薄膜。研究了衬底温度及后续退火处理对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明:适宜的衬底温度为200℃。随着退火温度(650~800℃)的升高,BIT薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸增大,c轴取向增强。当退火温度达到850℃时,开始出现焦绿石相;700~800℃为适宜的退火温度,在此条件下得到的BIT薄膜结晶良好,尺寸均匀,表面平整致密。     

磁控溅射沉积钌薄膜的微观结构及生长过程

采用射频磁控溅射,通过改变基底温度、溅射时间、基底形貌,制备不同参数的钌薄膜。结果表明,该工艺制备的钌薄膜均没有明显的择优取向。随着溅射温度的升高,薄膜的致密性不断提高,表面由平整向起伏型结构转变,晶粒尺寸出现先增大后减小的趋势。随着溅射时间的增加,晶粒尺寸小幅增加,晶粒由圆形状演变为致密的长条状。在表面形貌较平坦的基底上更易获得光滑而致密的钌薄膜。在此基础上,研究并讨论了不同基底形貌上钌薄膜的生长方式。     

直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。     

锡掺杂量对胶体法制备ITO薄膜光电性能的影响

以金属铟和锡盐为原料采用胶体法制备Sn掺杂三氧化二铟(ITO)前驱物浆料,通过提拉法在镀有SiO2薄层的浮法玻璃基片上制备透明导电ITO薄膜.研究了不同Sn掺杂量5%～20%(质量分数,下同)对ITO薄膜光电性能的影响.用分光光度计和四探针电阻仪检测ITO薄膜,样品的光电性能,并对其进行X射线衍射分析.结果表明:当Sn掺杂量为10%时薄膜的方电阻最小,为153 Ω/□,不同Sn掺杂的ITO膜均为单一的立方铁锰矿结构;薄膜在可见光区平均透过率≥82%.基于对不同Sn掺杂量的ITO薄膜XRD数据分析,研究了ITO薄膜的结构特性,并讨论了薄膜的导电机制.结果表明:胶体法制备的ITO薄膜的自由载流子主要来源于氧缺位提供的导电电子.通过对ITO薄膜吸收系数的线性拟合表明,薄膜中自由电子由价带至导带的跃迁属于直接跃迁,且光学能隙值随Sn掺杂量的增加呈先增加后减小的趋势,在Sn掺杂量为15%时为最大值3.65 eV.     

气压对离子源增强磁控溅射制备氮化铝薄膜的影响

目的 制备性能优异的氮化铝薄膜.方法 采用射频感应耦合离子源辅助直流磁控溅射的方法 制备氮化铝薄膜,在不同的气压下,在Si(100)基片和普通玻璃上生长了不同晶面取向的氮化铝薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)分析氮化铝薄膜的结构、晶面取向、表面形貌及薄膜表面粗糙度,使用紫外可见分光光度计测定薄膜的透过率,并计算薄膜的禁带宽度.研究气压的大小对磁控溅射制备氮化铝薄膜微观结构的影响.结果 在各气压下,薄膜生长以(100)面取向为主.在0.7Pa前,(100)面的衍射峰强度逐渐增强,0.7 Pa之后减弱.(002)面衍射峰强度在0.6Pa之前较大,0.6Pa之后变小.各气压下薄膜表面均方根粗糙度均小于3nm,且随着气压的增大先增大后减小,0.7 Pa时最大达到2.678nm.各气压下所制备薄膜的透过率均大于60%,0.7Pa时薄膜的禁带宽度为5.4eV.结论 较高气压有利于(100)晶面的生长,较低气压有利于(002)晶面的生长;(100)面衍射峰强度在0.7 Pa时达到最大;随气压的增大,薄膜表面粗糙度先增大后减小;所制备的薄膜为直接带隙半导体薄膜.