溅射气压对TiN薄膜的制备工艺及光学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法,在Si（111）基底上制备氮化钛（TiNx）薄膜。研究了溅射沉积过程中腔体气压对TiNx薄膜结构及性能的影响。研究发现：在保持其它工艺参数不变的情况下,改变溅射气压,沉积的TiNx薄膜主要成分是立方相TiN,薄膜的结晶显示出明显的（200）择优取向。在腔体气压为0．5Pa时出现（200）衍射峰最强、择优取向最明显。随着腔体气压的增加,薄膜厚度变小,而衍射峰则呈减弱的趋势。在腔体气压为0．3Pa时,膜层致密均匀,没有大尺寸缺陷且光洁度好,薄膜的结晶度最好,表面也最光滑。在测试波长范围内对光的平均反射率最大（达85％）,可满足光学薄膜质量方面的要求。     

离子束辅助沉积Al2O3薄膜的微观状态及其物理特性研究

本文利用透射电子显微镜、原子力显微镜、X光电子能谱等微观分析手段 ,系统研究了氧离子束辅助离子束沉积方法制备的Al2 O3 薄膜的化学成分、微观结构、表面形貌及其随退火温度的变化 ,并对Al2 O3 薄膜折射率、显微硬度和膜基结合强度等物理特性及其随沉积温度的变化进行了详细研究。研究发现 :用离子束辅助沉积制备的薄膜基本满足Al2 O3 的标准成分配比 ;在沉积温度低于 5 0 0℃制备的Al2 O3 薄膜以非晶Al2 O3 相a Al2 O3 为主 ;Al2 O3 薄膜的表面粗糙度、折射率、显微硬度随沉积温度的增加而增加 ;当沉积温度高于 2 0 0℃时 ,薄膜与基体间的膜基结合强度将随沉积温度的增加而下降。分析表明 :薄膜表面形貌与晶体内部的结构相变有关 ,薄膜的退火相变途径为a Al2 O380 0℃ γ Al2 O310 0 0℃ γ Al2 O3 +α Al2 O312 0 0℃ α Al2 O3 。     

磁控溅射TiN薄膜的工艺及电学性能研究

采用反应直流磁控溅射法,在Si基底上制备TiN薄膜.研究了溅射沉积过程中溅射气压和Ar/N2气体流量比对TiN薄膜结构及其电学性能的影响,并对试验结果进行了分析.研究发现,在Ar/N2气体流量比为15:1时,TiN薄膜的表面均方根粗糙度和电阻率都为最小.当溅射气压增大时,薄膜厚度减小.当溅射气压为0.3～0.5Pa时,薄膜表面较光滑,电阻率较小.     

离子束辅助沉积A12O3薄膜的微观状态及其物理特性研究

本利用透射电子显微镜、原子力显微镜、X光电子能谱等微观分析手段，系统研究了氧离子束辅助离子束沉积方法制备的Al2O3薄膜的化学成分、微观结构、表面形貌及其随退火温度的变化，并对Al2O3薄膜折射率、显微硬度和膜基结合强度等物理特性及其随沉积温度的变化进行了详细研究。研究发现：用离子束辅助沉积制备的薄膜基本满足Al2O3的标准成分配比；在沉积温度低于500℃制备的Al2O3薄膜以非晶Al2O3相a—Al2O3为主；Al2O3薄膜的表面粗糙度、折射率、显微硬度随沉积温度的增加而增加；当沉积温度高于200℃时，薄膜与基体间的膜基结合强度将随沉积温度的增加而下降。分析表明：薄膜表面形貌与晶体内部的结构相变有关，薄膜的退火相变途径为a—Al2O3800℃→γ-Al2O31000℃→γ-Al2O3 α-Al2O31200℃→α-Al2O3。     

TiN纳米薄膜的高硬度及其产生机制

用脉冲直流多弧离子镀方法在W18Cr4V高速钢基体上沉积具有纳米结构的TiN薄膜,用XP纳米压入仪测量薄膜的硬度,研究了其硬度产生的机制.结果表明,厚度为2-3 μm、晶粒尺寸约为13-16 nm的TiN薄膜,硬度为36-43 GPa,远高于TiN的本征硬度(22-24 GPa).高温去应力退火实验证实,具有纳米结构的TiN薄膜的超高硬度不仅是由沉积过程中载能粒子轰击产生的残余应力引起,面心立方结构的TiN薄膜沿(111)密排面择优生长、纳米晶界强化以及膜层组织结构的致密性也是重要的原因.     

薄膜

20001134 脉冲激光沉积TiN薄膜--Lu Y F．Journal of LaserApplications,1999,11(4)：169(英文) 研究了用激光照射TiN靶材(纯度99．9％)在硅基片上沉积TiN薄膜,KrF激光器产生的激光波长为248 nm,脉冲宽度为23ns,在沉积过程中真空室压力保持为1．33×10-3Pa,基片温度从室温到600℃。测试了薄膜晶体结构和性能,分析了薄膜硬度、化合价和晶体结构与基片温度的关系。测试结果表明,在600℃时,TiN(200)峰半高宽为0．24,薄膜硬度值为26GPa。用拉曼光谱仪研究了基片温度对薄膜电子特性的影响,并测试了薄膜粗糙度。20001135 用阴极电弧蒸镀及直接合成反应技术制备多元薄膜--Eizner B A．Materials and Manufacturing Processes,1999,14(5)：679(英文) 研究了用阳极电弧蒸镀(CAE)及直接合成反应技术制备多元薄膜,研究表明,薄膜中组分与相形成能有关,分析了沉积多元薄膜和单元薄膜时相变过程。沉积的薄膜有氮化钛、硅和硅化钛,蒸镀材料为Ti-0．7Si,氮气压力可调。20001136 溶胶-凝胶薄膜--Weiner M．Technische Rundschau,1999,91(19)：10(英文)     

直流磁控溅射制备铝薄膜的工艺研究

采用直流磁控溅射方法，以高纯Al为靶材，高纯Ar为溅射气体，在玻璃衬底上成功地制备了铝薄膜，并对铝膜的沉积速率、结构和表面形貌进行了研究。结果表明：A1膜的沉积速率随着溅射功率的增大先几乎呈线性增大而后缓慢增大；随着溅射气压的增加，沉积速率先增大，在一定气压时达到峰值后继续随气压的增大而减小。X射线衍射图谱表明Al膜结构为多晶态；用扫描电子显微镜对薄膜进行表面形貌的观察，溅射功率为2600W，溅射气压为0．4Pa时制备的Al膜较均匀致密。     

TiO_2磁控溅射工艺参数对薄膜沉积速率的影响

为了经济、有效、准确地在线测量光学薄膜厚度,采用射频磁控反应溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜。用自制的简易监测系统对TiO2薄膜在生长过程中的沉积速率进行了即时测量,研究了射频功率、气体流量、工作气压等工艺参数对TiO2薄膜沉积速率的影响规律。结果表明:沉积速率监测系统对膜厚变化反应灵敏,能够实时监测薄膜生长速率;溅射过程中,射频功率、氧氩流量比和工作气压对薄膜沉积速率有较大的影响,射频功率从120 W增加到240 W,薄膜沉积速率增加;氧气流量从1 mL/min增加到5 mL/min,薄膜沉积速率先逐渐增大后减小,存在一个临界点;工作气压从0.3 Pa增加到0.8 Pa,薄膜沉积速率缓慢增加,但临界点后迅速下降。     

二氧化铈对准晶真空蒸镀薄膜的影响

采用DMD-450真空镀膜仪将Al65Cu20Fe15准晶粉末沉积在Q235钢表面制备薄膜。研究了二氧化铈对薄膜的组织和结构的影响。采用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析了薄膜的组织结构和表面形貌。利用纳米压痕仪（MTS）测试了薄膜的显微硬度和弹性模量。结果表明：通过准晶粉末真空蒸镀可以形成准晶薄膜。其组成相有CuAl2，A1Cu3 and I（Al65Cu20Fe15）相等。薄膜的成分取决于制备工艺。二氧化铈对薄膜的结构没有产生明显的影响。但是薄膜的显微硬度和弹性模量随二氧化铈添加量的增加而提高。当二氧化铈添加量为5％（质量分数）时，薄膜的显微硬度达到9．0GPa，弹性模量最高达到190GPa。此外，二氧化铈的添加明显增加了薄膜的耐蚀性能。     

Ti6Al4V钛合金表面不同气压离子镀纯Mg薄膜的性能

为了进一步提高人体植入材料Ti6Al4V钛合金的生物功能,采用多弧离子在其表面沉积纯Mg薄膜。采用现代表面分析技术研究了不同气压下沉积的纯Mg薄膜的组织结构和降解特性。结果表明:当气压为10-3Pa时,Ti6Al4V钛合金表面覆盖有粒径为1～3μm的Mg颗粒且具备优异的结晶性能,纯Mg薄膜在Hank’s人体模拟液中浸泡1 d时,浸泡液的p H值从7.5快速升高至10.0,略小于纯Mg块体之p H值,之后p H值有一定程度的减小;在100Pa压力下沉积纯Mg薄膜时浸泡液的pH值降低速度比10-3Pa下时的慢,10-3Pa沉积的纯Mg薄膜浸泡液的p H值降低速度最快,具备更优的耐蚀性能; Mg2+的释放速率属于先快速后缓慢的变化过程。     

不锈钢基Al2O3/SiC双层薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢上分别制备了SiC单层膜和Al2O3/SiC双层膜,研究了溅射气压,溅 射功率以及退火温度对性能的影响.对比了二者的结构、硬度以及耐腐蚀性.结果表明,Al2O3缓冲层降低了SiC薄膜与奥氏体不锈钢基底的热失配和晶格失配,减少了因其而产生的缺陷,从而改善了奥氏体不锈钢上SiC薄膜的结晶质量.     

氮分压对反应溅射(Ti,Al)N薄膜微结构与力学性能的影响

采用Ti-Al复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Ti,Al)N薄膜,用EDS、XRD、TEM和微力学探针表征了薄膜的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能.结果表明,氮分压对(Ti,Al)N薄膜影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Ti,Al)N薄膜,薄膜为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到34.4GPa和392GPa;过低的氮分压不但会造成薄膜贫氮,而且薄膜中的Al含量偏低,硬度不高;过高的氮分压下,由于存在"靶中毒"现象,尽管薄膜的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使薄膜形成纳米晶或非晶态结构,薄膜的硬度也较低.     

靶成分和溅射参数对碳化钒薄膜微结构与力学性能的影响

为了提高碳化物靶溅射薄膜的结晶程度和相应的力学性能, 采用等化学计量比的VC靶(n(C):n(V)=1:1)和富V的VC靶(n(C):n(V)=0.75:1)通过磁控溅射方法制备了一系列VC薄膜, 利用EDS、XRD、SEM和微力学探针研究了靶成分、溅射气压和基片温度对薄膜化学成分、微结构和力学性能的影响. 结果表明, 对于等化学计量比的VC靶, 在Ar气压为2.4~3.2 Pa的范围内可获得结晶程度和硬度较高的VC薄膜, 其最高硬度为28 GPa. 而采用富V的VC靶时, 在较低的Ar气压(0.6~1.8 Pa)下就可获得结晶程度高的VC薄膜, 其硬度达到31.4 GPa. 可见, 相对于溅射参数的Ar气压和基片温度, 靶的成分对于所获薄膜的成分、微结构和力学性能影响更显著, 因而适当提高靶中金属组分的含量是获得结晶良好且具高硬度的VC薄膜更为有效的途径.     

Cu/Al_2O_3复合薄膜的制备及其抗氧化性能

本文在纺织纤维基材表面采用二次溅射沉积法制备了Cu/Al_2O_3复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)和矢量网络分析仪对室温环境下存放3600h的复合薄膜的表面形貌、元素含量以及屏蔽效能进行了测试,并与相同工艺条件下制备的纯Cu薄膜进行了对比分析。结果表明:与纯Cu薄膜结构的不稳定性相比,由于复合薄膜表层Al_2O_3薄膜的结构稳定性和致密性,Cu/Al_2O_3复合薄膜在保证高屏蔽性能的前提下,具有整体结构的稳定性,表现出了良好的抗氧化性能。     

Mid-frequency PECVD of a-SiCN:H films and their structural,mechanical and electrical properties

The mid-frequency pulsed plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) of hydrogenated amorphous silicon carbonitride (a-SiCN:H) was investigated to prove the suitability of these films as a mechanical stiff insulator for the integration of piezoelectric fibres in microstructured aluminium plates. For the a-SiCN:H deposition trimethylsilane (SiH(CH₃)_3; 3MS) and nitrogen in mixture with argon were used. The films were characterised regarding their deposition rate, elastic modulus and hardness (nanoindentation), mechanical stress, elemental composition (ERDA) and electrical insulating properties.The breakdown field strength of μm-thick a-SiCN:H films is in the range of 2–4 MV/cm. At pressures of a few Pa the deposition rate reached values up to 6 μm/h. It is limited by the power absorption in the 100 kHz bipolar-pulsed discharge. Varying the pressure from 2 Pa to 15 Pa has only little influence on the film composition. With increasing pressure during deposition the elastic modulus of the films decreases from about 146 GPa to 100 GPa and the compressive film stress from 1.2 GPa to 0.55 GPa. By reducing the 3MS flow rate from 50 sccm to 10 sccm (at 8 Pa deposition pressure), the carbon and the hydrogen concentrations in the films were reduced by about 10 at. %. The Si-content is only slightly reduced but the N-content is more than tripled. In contrast, the changes in the mechanical film properties are comparatively small. The mechanical properties of a-SiCN:H films are not simply correlated to the stoichiometry but are rather controlled by the ion bombardment during growth.     

Microstructural characteristics and mechanical properties of magnetron sputtered nanocrystalline TiN films on glass substrate

Nanocrystalline TiN thin films were deposited on glass substrate by d.c. magnetron sputtering. The microstructural characteristics of the thin films were characterized by XRD, FE-SEM and AFM. XRD analysis of the thin films, with increasing thickness, showed the (200) preferred orientation up to 1·26 μm thickness and then it transformed into (220) and (200) peaks with further increase in thickness up to 2·83 μm. The variation in preferred orientation was due to the competition between surface energy and strain energy during film growth. The deposited films were found to be very dense nanocrystalline film with less porosity as evident from their FE-SEM and AFM images. The surface roughness of the TiN films has increased slightly with the film thickness as observed from its AFM images. The mechanical properties of TiN films such as hardness and modulus of elasticity (E) were investigated by nanoindentation technique. The hardness of TiN thin film was found to be thickness dependent. The highest hardness value (24 GPa) was observed for the TiN thin films with less positive micro strain.     

前驱体温度对激光化学气相沉积YBa2Cu3O 7δ超导薄膜结构及性能的影响

采用激光化学气相沉积法在Al2O3基底上以49μm·h-1的沉积速率高速制备了c-轴取向的YBa2Cu3O 7-δ薄膜,其中,激光功率为133 W,沉积温度1103 K,腔体压强800 Pa。研究了前驱体蒸发温度及薄膜退火温度对薄膜电学性能的影响。研究表明,Ba、Cu、Y前驱体加热温度分别为603、478、459 K时制备的薄膜在经813 K高温热处理12 h后,临界温度可达83 K。     

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.     

Growth orientation dependent hardness for epitaxial wurtzite InN films

We report the hardness of wurtzite InN thin film grown with different crystalline orientations of heteroepitaxial s-plane (1101) and a-plane (1120) on r-plane (1102) Al2O3, and homoepitaxial film on c-plane (0001) Al2O3. Hardness values along with elastic properties are studied using nanoindentation technique. Maximum hardness is reported for c-plane (approximately 8 GPa), which is followed by s-plane (approximately 5.5 GPa) and then a-plane (approximately 4 GPa) oriented InN Films. Peierls force in the slip system of different crystalline orientations for wurtzite sample is calculated for explaining the systematic variations in hardness values of these films grown with different crystalline orientations.